Un equipo de científicos de Texas A&M y Texas A&M AgriLife Research ahora tiene una comprensión más profunda de un gran complejo de proteínas de interruptor / sacarosa no fermentable SWI / SNF que juega un papel fundamental en la expresión de genes de plantas y humanos que causa una amenaza para la vidaenfermedades como el cáncer.
Sus hallazgos podrían conducir a terapias más específicas y ayudar con mejoras fisiológicas tanto en cultivos como en agricultura animal. El trabajo puede proporcionar una nueva idea para manipular las funciones de esta proteína para una mejor estrategia terapéutica para curar los cánceres humanos.
Los doctores Xiuren Zhang y Dr. Zhiye Wang, junto con un equipo de científicos en el departamento de bioquímica y biofísica y el Instituto de Genómica y Biotecnología Vegetal de la Universidad Texas A&M en College Station han publicado sus hallazgos en línea como un artículo completo enel periódico, Naturaleza
El equipo ha estado trabajando durante años sobre cómo se producen los microARN en la planta modelo Arabidopsis. Los microARN son pequeñas moléculas reguladoras de ARN ampliamente presentes en organismos multicelulares. En los humanos, los microARN inhiben más del 60 por ciento de los genes humanos y se explotan activamente como potentesmedicamentos para curar enfermedades humanas, según los científicos.
En las plantas, las moléculas también pueden controlar muchos aspectos de la vida, como la arquitectura de la planta y las respuestas a las condiciones ambientales hostiles. Los microARN también están ampliamente diseñados en cultivos agrícolas y animales para un mejor rendimiento y calidad.
Los microARN se producen en una fábrica dentro de las células a partir de sustratos largos que pueden tener cientos o miles de bases y también contienen una estructura de horquilla distinta. La fábrica contiene una enzima similar a una tijera llamada Dicer y algunos asistentes que ayudan a recuperar el largosustratos. Uno de los asistentes se conoce como proteína Serrate, dijo Zhang.
"Además, la forma de los sustratos es muy crítica para la producción de microARN", dijo Zhang. "Si se cambian las formas, entonces los sustratos no se ajustan a la tijera Dicer y no se pueden cortar, y no se hacen microARN".
"Estamos interesados en encontrar si hay otros trabajadores en la fábrica", dijo Wang. "Utilizamos la proteína Serrate como cebo de pesca para atrapar a la presa; y capturamos el factor de remodelación de la cromatina 2 CHR2".
CHR2 es una proteína motora SWI2 / SNF2 con actividad ATPasa, dijo Wang.
"También tiene un apodo de Braham, después de un Dios creador en el hinduismo que tiene cuatro cabezas y brazos múltiples, lo que representa la brillantez y el poder", dijo.
Wang dijo que CHR2 es esencial para producir ARN a partir de plantillas de ADN porque su actividad ATPasa descompone el ATP para generar energía.
"Afloja la cromatina donde el ADN está empaquetado para que las enzimas productoras de ARN ahora puedan acceder a las plantillas de ADN para producir ARN, incluidos los sustratos largos para microARN", dijo Wang. "Esto es realmente sorprendente. Preguntamos, por qué CHR2 deja supropia casa en la cromatina y fugarse con Serrate en la fábrica productora de microARN? "
Utilizando las plantas que carecen del gen CHR2, descubrieron que se reducen los sustratos largos de los microARN.
"Esto tiene mucho sentido porque la cromatina no puede abrirse para las enzimas productoras de ARN. Sin embargo, la cantidad de microARN del producto final incluso se incrementa; esto es algo inesperado", dijo Wang. "Eso significa que CHR2 debe tener doscaras: se comporta bien en su cromatina casera, pero es un perturbador en la fábrica productora de microARN, causando un mal funcionamiento ".
Wang quería probar esta posibilidad, por lo que mezcló CHR2 con la enzima de tijera, el sustrato de microARN y otros cócteles.
"De hecho, la tijera ya no pudo cortar los sustratos", dijo.
Wang también suministró CHR2 sin el motor de motor ATPase a la fábrica. Esta vez la enzima tipo tijera funcionó perfectamente.
"Lo mismo sucede si se rompe el vínculo entre CHR2 y la proteína Serrate", dijo. "Eso significa que CHR2, cuando Serrate lo trae a la fábrica, cambia la configuración dentro de la fábrica a través de su actividad motora".
El equipo comenzó a buscar dónde tienen lugar los trastornos. Después de una serie de pruebas, finalmente encontraron que las formas de los sustratos de microARN cambian; y la enzima de tijera ya no puede cortar los sustratos.
"Los resultados son significativos porque proporcionan una capa adicional desconocida de regulación de nivel de microARN. Por primera vez se proporciona una explicación para muchos informes anteriores que muestran que el nivel de sustratos de microARN en muchos casos no refleja la cantidad de microARN maduro,"según un revisor del artículo
"El estudio es novedoso y emocionante. Muestra que la estructura secundaria de los sustratos de microARN contiene un nuevo código informativo que debe ser interpretado por las proteínas CHR2 y Serrate antes de la operación de la fábrica", según los otros revisores para elpapel.
"La ATPasa CHR2 y sus socios asociados en el complejo SWI / SNF están inmensamente implicados en numerosos trastornos y enfermedades fisiológicas en plantas y humanos", dijo Zhang.
El trabajo innovador del laboratorio de Zhang revela las dos funciones separadas para CHR2 en la producción de microARN.
"El trabajo identifica un objetivo único de edición de genes para controlar la cantidad de microARN para mejorar sistemáticamente los rasgos agrícolas como la arquitectura de la planta, el rendimiento, la calidad y la respuesta a entornos hostiles", dijo Zhang.
En humanos, el complejo SWI / SNF ha sido conocido como un potente supresor tumoral ", dijo. De hecho, se ha encontrado que las mutaciones en los componentes SWI / SNF se producen con una frecuencia superior al 20 por ciento en un espectro de cánceres humanos.
El trabajo fue financiado conjuntamente por subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias y el Instituto de Investigación de Prevención del Cáncer de Texas.
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Materiales proporcionado por Comunicaciones de Texas A&M AgriLife . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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