Un equipo de investigación del Departamento de Química de la Universität Hamburg ha logrado identificar por primera vez a nivel molecular el mecanismo dinámico utilizado por la enzima RNasa R para degradar la subunidad ribosómica 30S. Los resultados del estudio fueron publicados en la revista científica Nature. .
La síntesis de proteínas es un proceso vital y que requiere mucha energía en la célula en el que los ribosomas desempeñan un papel crucial. Estas moléculas comparativamente grandes se encuentran en todos los organismos vivos y actúan como las "fábricas de proteínas" de las células.
Para hacer esto, los ribosomas leen el modelo de una proteína específica en una molécula mensajera, el ARN mensajero (ARNm), y luego convierten esta información en una nueva proteína. Los ribosomas constan de dos subunidades. La subunidad pequeña es responsable de leer y comprobar si hay errores en el ARNm, mientras que la subunidad grande es responsable de la polimerización de aminoácidos para formar proteínas.
Para la síntesis de proteínas se requiere una producción controlada y un recambio regulado de ribosomas. Si bien en los últimos años se ha comprendido cada vez mejor el ensamblaje de los ribosomas, no ha habido ninguna comprensión estructural de la degradación de los ribosomas.
Esto es importante porque en situaciones de estrés como la falta de alimento o el final de su ciclo de crecimiento, las células reducen su metabolismo para poder sobrevivir más tiempo. Este estado se conoce como fase estacionaria. Durante esta fase, se reduce la síntesis de proteínas que consume mucha energía y algunos ribosomas se degradan para liberar la energía invertida en ellos y garantizar la supervivencia celular.
Para sus investigaciones, los investigadores estudiaron Bacillus subtilis, una bacteria del suelo con forma de bastón que se encuentra en el aire, el polvo y el agua, así como en los intestinos de humanos y animales. "A diferencia de estudios anteriores, tomamos células que todavía estaban en crecimiento y no en la fase estacionaria. Queríamos saber qué procesos tienen lugar durante la transición a la fase estacionaria", dice el Dr. Helge Paternoga del Departamento de Química de la Universidad de Viena. Universität Hamburg, último autor del estudio.
Los investigadores sabían por trabajos anteriores que determinadas enzimas, como la ribonucleasa R (RNasa R), están implicadas en el proceso de degradación de los ribosomas en situaciones de estrés. Utilizando microscopía crioelectrónica, pudieron demostrar por primera vez que la enzima RNasa R se une a la pequeña subunidad 30S del ribosoma. La "S" significa "unidades de Svedberg" y se refiere a la masa de la subunidad ribosómica.
La RNasa R no corta arbitrariamente la subunidad 30S, sino que se adhiere a un área libre, que los investigadores llaman "cuello", y luego separa la "cabeza", el área superior de la subunidad, en dos etapas consecutivas. /P>
"En la primera etapa, la enzima RNasa R encuentra un obstáculo en el 'cuello' y desestabiliza el área del cuello, haciéndolo más flexible. En la segunda etapa, se gira la 'cabeza', lo que elimina el obstáculo y permite que la enzima continuar el proceso de degradación de la subunidad 30S sin obstáculos", explica Paternoga.
"Nuestros experimentos de degradación in vitro indican que el interruptor de 'cabeza' es una barrera cinética importante para la RNasa R. Además, pudimos demostrar que la enzima por sí sola es suficiente para completar el proceso de degradación 30S", dice el Prof. Dr. Daniel Wilson, jefe del grupo de investigación del Departamento de Química de la Universität Hamburg y coautor del estudio.
Más información: Lyudmila Dimitrova-Paternoga et al, Base estructural de la degradación de la subunidad ribosomal 30S por la RNasa R, Naturaleza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07027-6
Proporcionado por la Universidad de Hamburgo
