Hacer autostop: se revela el sistema de transporte de ARNm en las células cerebrales

Resumen: Los investigadores lograron avances significativos en la comprensión de cómo se distribuye el ARNm en las células cerebrales. Descubrieron que un complejo proteico llamado FERRY ayuda a los endosomas tempranos (EE) a transportar ARNm a partes distantes de la neurona.

Utilizando microscopía crioelectrónica, dilucidaron la estructura de FERRY y cómo se une a los ARNm. Estos hallazgos podrían profundizar nuestra comprensión de los trastornos neurológicos causados ​​por fallas en el transporte del ARNm.

Hechos clave:

Fuente:Instituto Max Planck

Equipos de los institutos MPI de Dresde, Dortmund, Frankfurt am Main y Göttingen han unido fuerzas para obtener la primera evidencia de un complejo proteico responsable del transporte de ARN mensajero en las neuronas..

¡Lejos tan cerca!

"Estas publicaciones suponen un avance importante para dilucidar los mecanismos que subyacen a la distribución del ARNm en las células cerebrales", afirma Marino Zerial. Las células producen proteínas vitales utilizando ARNm como modelo y ribosomas como impresoras 3D.

“Sin embargo, las células cerebrales tienen un desafío logístico que superar: una forma de árbol con ramas que pueden abarcar centímetros en el cerebro.

“Esto implica que es necesario transportar miles de ARNm lejos del núcleo, lo que se asemeja al esfuerzo logístico de abastecer adecuadamente a los supermercados de todo un país”, afirma Jan Schuhmacher, primer autor del estudio.

Hasta ahora, los investigadores atribuían el papel de portador a compartimentos esféricos dentro de la célula, llamados endosomas tardíos. Sin embargo, los científicos del MPI sostienen que una forma diferente de compartimentos, llamados endosomas tempranos (EE), también son adecuados como portadores de ARNm, debido a su capacidad de viajar en ambas direcciones a lo largo de redes de carreteras intracelulares.

En la primera publicación, dirigida por Marino Zerial del MPI de Dresde, los científicos descubrieron la función de un complejo proteico al que llamaron FERRY (Five-subunit Endosomal Rab5 and RNA/ribosome intermediarioY).

En las neuronas, FERRY está vinculado a los EE y funciona de manera similar a una correa de amarre durante el transporte: interactúa directamente con el ARNm y lo sujeta a los EE, que, por lo tanto, se convierten en portadores logísticos para el transporte y distribución del ARNm en las células cerebrales.

Detalles complejos

Pero, ¿cómo se une FERRY al ARNm? Entonces entra en juego el grupo de Stefan Raunser del MPI Dortmund.

En la segunda publicación, Dennis Quentin et al. utilizó microscopía crioelectrónica (crio-EM) para inferir la estructura de FERRY y las características moleculares que permiten que el complejo se una tanto a EE como a ARNm.

El nuevo modelo atómico 3D de FERRY, con una resolución de 4 Ångstroms, muestra un modo novedoso de unión del ARN, que implica dominios en espiral. Los científicos también explicaron cómo algunas mutaciones genéticas afectan la capacidad de FERRY para unir el ARNm, lo que provoca trastornos neurológicos.

"Nuestra investigación sienta las bases para una comprensión más completa de los trastornos neurológicos causados ​​por una falla en el transporte o distribución del ARNm que también podría conducir a la identificación de objetivos terapéuticamente relevantes", dice Raunser.

Autor:Johann JarzombekFuente:Instituto Max PlanckContacto:Johann Jarzombek – Instituto Max PlanckImagen:La imagen está acreditada a Neuroscience News.

Investigacion original: Acceso abierto. “Base estructural de la unión de ARNm por el complejo efector humano FERRY Rab5” por Stefan Raunser et al. Célula molecular

Abstracto

Base estructural de la unión del ARNm por el complejo efector humano FERRY Rab5

El complejo efector pentamérico FERRY Rab5 es un vínculo molecular entre el ARNm y los endosomas tempranos en la distribución intracelular del ARNm.

Aquí, determinamos la estructura crio-EM del FERRY humano. Revela una arquitectura única en forma de abrazadera que no se parece a ninguna estructura conocida de efectores Rab.

Una combinación de estudios funcionales y mutacionales revela que, si bien la bobina en espiral C-terminal de Fy-2 actúa como región de unión para Fy-1/3 y Rab5, ambas bobinas en espiral y Fy-5 coinciden para unirse al ARNm.

Las mutaciones que causan truncamientos de Fy-2 en pacientes con trastornos neurológicos alteran la unión de Rab5 o el ensamblaje del complejo FERRY. Por lo tanto, Fy-2 sirve como centro de unión que conecta las cinco subunidades complejas y media la unión al ARNm y los primeros endosomas a través de Rab5.

Nuestro estudio proporciona información mecanicista sobre el transporte de ARNm a larga distancia y demuestra que la arquitectura particular de FERRY está estrechamente relacionada con un modo de unión de ARN no descrito previamente, que involucra dominios en espiral.