11.4: Transporte de ARNm regulado

En los eucariotas, la transcripción y la traducción están compartimentadas; Primero se sintetiza un ARNm en el núcleo y luego se transporta selectivamente al citoplasma para la síntesis de proteínas. Antes del transporte, un pre-ARNm pasa por varios pasos de modificaciones postranscripcionales que incluyen empalme, protección 5' y la adición de una cola de poliadenina. Varias proteínas se unen al pre-ARNm durante estas modificaciones. El transporte de ARNm se lleva a cabo con la ayuda de múltiples proteínas que desempeñan funciones específicas durante las diferentes etapas del transporte de ARNm. Por ejemplo, el ARNm se exporta a través de los complejos de poros nucleares con la ayuda de una proteína exportadora, que es un heterodímero del factor de exportación nuclear 1 y del transportador de exportación nuclear 1. Estas proteínas reconocen secuencias de nucleótidos específicas o estructuras de tallo-bucle formadas por el ARNm y Puede unirse a diferentes tipos de ARNm con características de unión similares.

El ARNm normalmente se transporta desde el núcleo sólo después de que se ha procesado por completo. Sin embargo, algunos ARN de virus específicos, como el Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH), pueden eludir esta regla. El VIH transfiere parte de su intrón que transporta el pre-ARNm desde el núcleo al citoplasma con la ayuda de una proteína llamada Rev. Rev está codificado por el ARN del VIH y se une a las secuencias específicas presentes dentro de los intrones del pre-ARNm, así como a la exportación nuclear. receptor. Esto facilita el transporte del pre-ARNm portador de intrones al citoplasma.

Destino citoplásmico del ARNm transportado

Una vez transferido al citoplasma, el viaje posterior del ARNm dentro del citoplasma depende en gran medida de si codifica proteínas específicas de orgánulos, secretoras o de superficie celular. En el caso de proteínas específicas de orgánulos, la proteína producida se transporta al orgánulo respectivo con ayuda de una secuencia de péptidos señal. Por otro lado, si un ARNm particular produce una proteína secretora, el ARNm se dirigirá al retículo endoplásmico junto con el ribosoma asociado y el péptido naciente. Esto sucederá durante las etapas iniciales de la síntesis de proteínas, y el complejo ARNm-ribosoma transferido permanecerá en el retículo endoplásmico hasta que se complete la síntesis de proteínas.

Por el contrario, algunos ARNm se transportan a ubicaciones específicas del citoplasma antes de iniciar la producción de proteínas. Estas señales de localización, conocidas como regiones de código postal, están presentes en las regiones 3' no traducidas del ARNm. El transporte de ARNm a la ubicación objetivo puede ser aleatorio o dirigido por filamentos citoesqueléticos. Esta localización del ARNm no sólo ayuda a las células a producir altas concentraciones de proteínas cerca de la ubicación objetivo, sino que también elimina la necesidad de que la célula utilice recursos para transportar la proteína a su destino final.

El transporte de ARNm desde el núcleo a lugares específicos en el citoplasma es un proceso altamente regulado ayudado por una variedad de elementos cis y transaccionantes.

El ARNm contiene elementos de acción cis en las regiones no traducidas 3' y, con menos frecuencia, en las regiones no traducidas 5' del ARNm. Estos elementos de localización, también conocidos como regiones de código postal, pueden tener hasta mil pares de bases de longitud y determinan la localización citoplasmática del ARNm exportado.

Los elementos de transacción incluyen proteínas de unión al ARNm que reconocen secuencias o estructuras específicas formadas por el ARNm y, junto con el ARN, forman partículas heterogéneas de ribonucleoproteínas nucleares.

El ARNm de estas partículas se exporta a través de complejos de poros nucleares con la ayuda de proteínas exportadoras que se asocian tanto con el ARNm como con los complejos de poros nucleares.

Las proteínas específicas del núcleo se desprenden del ARNm antes de que se exporte al citoplasma, mientras que las proteínas exportadoras abandonan el ARNm en el citoplasma y regresan al núcleo para su posterior exportación de ARNm.

Algunos ARNm se transportan a una ubicación específica según las instrucciones de sus secuencias de código postal antes de comenzar la producción de proteínas y permanecen inactivos traduccionalmente hasta que alcanzan su ubicación objetivo.

Los ARNm se transportan a la ubicación objetivo por difusión aleatoria o con la ayuda de filamentos del citoesqueleto. Luego, los ARNm son atrapados por proteínas de anclaje, que les ayudan a permanecer en un lugar específico.

Los ribosomas libres se unen al ARNm e inician el proceso de traducción para producir proteínas. Si la proteína final lleva una secuencia objetivo para un orgánulo, se dirigirá al orgánulo respectivo.

Si la proteína sintetizada es una superficie celular o una proteína secretada, se reconocerá su secuencia peptídica objetivo y todo el complejo del ARNm, el ribosoma y el péptido recién sintetizado se transferirá a la superficie del retículo endoplásmico para su posterior síntesis.