Alerta para los biólogos: Los ribosomas puede traducir la ‘región no traducida’ del mensajero RNAJohns Hopkins Medicine

IMAGEN: Un ribosoma (gris) crea una proteína mediante la traducción del código genético dentro de una molécula de ARNm (azul). Una vez que llegue a la señal de parada, se libera la proteína (cadena de perlas de color naranja) … ver más

Crédito: Nicholas Guydosh, Medicina Johns Hopkins

En lo que parece ser un desafío inesperado a un hecho ampliamente aceptado de la biología, los investigadores de la Johns Hopkins dicen que han encontrado que los ribosomas – las máquinas moleculares en todas las células que forman las proteínas – a veces pueden hacerlo incluso dentro de la llamada no traducida regiones de las cintas de material genético conocido como ARN mensajero (ARNm).

“Este es un descubrimiento emocionante que genera un nuevo conjunto de preguntas para los investigadores”, dice Rachel Green, Ph.D., investigador del Instituto Médico Howard Hughes y profesor de biología molecular y la genética en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. El principal de ellos, añade, es si las proteínas producidas de esta manera inusual tienen funciones útiles o perjudiciales y bajo qué condiciones, preguntas que tienen el potencial para mejorar nuestra comprensión del crecimiento de células cancerosas y cómo las células responden al estrés.

En un resumen de los hallazgos en células de levadura, para ser publicado el 13 de agosto en el journalCell, Green y su equipo informan que la proteína de decisiones atípica ocurre cuando los ribosomas no puede conseguir “reciclada” cuando llegan a la señal de “stop” en el mRNA. Por razones que aún no se entienden, dice Green, ribosomas “delincuentes” se reinician sin una señal de “inicio” y hacen pequeñas proteínas cuyas funciones son desconocidas.

Los ribosomas están hechos de moléculas de ARN especializados (primo químico del ADN) que trabajan en conjunto con las proteínas para leer los ARNm de instrucciones que devengan y “traducir” el mensaje para crear proteínas. Cada ARNm comienza con un código de “inicio”, seguido por el modelo para una proteína específica, seguido de un código de “parada”. Y luego hay un segmento de código que siempre se ha llamado la “región no traducida,” porque los científicos nunca vieron que traduce a proteína.

Pero ya no, según Green y el becario postdoctoral Nicholas Guydosh, Ph.D., que, junto con un equipo en el Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano, se inició el proyecto por curiosidad acerca de una proteína de levadura llamada Rli1.

Estudios previos habían demostrado que Rli1 puede dividir ribosomas en sus dos partes componentes una vez que se encuentran con un código de parada y ya no son necesarios. Este proceso de “reciclaje”, dicen, se desacopla un ribosoma de su molécula de ARNm actual, de modo que esté disponible para traducir otro. Pero no estaba claro si Rli1 se comportó de la misma manera en las células vivas.

Para averiguarlo, los investigadores privados de células de levadura viva Rli1, la predicción de que la traducción sería disminuir a medida que los ribosomas apilados en códigos de parada. Para “ver” dónde estaban los ribosomas, el equipo añadió una enzima a las células que masticar cualquier ARN expuestos. El ARN unido por los ribosomas sería protegido y podría entonces ser aislado e identificado. Como se predijo, el agotamiento de Rli1 aumentó el número de ribosomas que se sientan en los códigos de detención. Sin embargo, también vieron evidencia de ribosomas que se sientan en la región no traducida, que llamaron una sorpresa.

Para averiguar si los ribosomas en realidad estaban leyendo de la región no traducida para crear proteínas, el equipo inserta código genético en esa región de una proteína cuya cantidad que fácilmente se podían medir. Las células con Rli1 no hicieron la proteína, pero las células que faltan Rli1 hicieron, demostrando que sus ribosomas eran realmente activo en la región no traducida.

Otros experimentos mostraron que los ribosomas no fueron simplemente continúan más allá de la traducción al código de detención para crear una proteína extra larga. Se publicó por primera vez la proteína codificada regularmente como de costumbre y luego comenzaron traducción de nuevo cerca.

“Parece que los ribosomas se cansan de esperar que ser desmontado y deciden volver a trabajar”, dice Guydosh. “El trabajo de hacer proteínas que aparece justo en frente de ellos se encuentra en la región no traducida.”

Como se ha señalado, el objetivo de estas muchas proteínas pequeñas se desconoce, pero Green dice que una posibilidad se deriva del hecho de que los ribosomas aumentan en la región no traducida cuando la levadura se destacó por la falta de alimentos. “Es posible que estas pequeñas proteínas en realidad ayudan a la levadura responden a la falta, pero eso es sólo una suposición,” dice ella.

Debido a los ribosomas son esenciales para crear nuevas proteínas y el crecimiento celular, notas verdes, los científicos creen que la velocidad a la que las células se replican se determina, al menos en parte, por el número de ribosomas que tienen. Las células que carecen Rli1 no puede crecer porque sus ribosomas están ocupados en códigos de detención y en las regiones no traducidas. Por lo tanto las células cancerosas aumentan sus niveles de Rli1 con el fin de crecer rápidamente.

“No entendíamos anteriormente la importancia de reciclar ribosoma es la traducción correcta del ARNm,” dice Green. “Sin ella, los ribosomas se distraen de su trabajo habitual, que es crucial para el mantenimiento normal de las células y el crecimiento. Este hallazgo abre preguntas que ni siquiera sabíamos que debe hacer antes “.

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