complejo de unión de exones

Un complejo de unión de exones ( EJC ) es un complejo proteico que se forma en una cadena de ARN mensajero precursor en la unión de dos exones que se han unido durante el empalme del ARN . El EJC tiene una gran influencia en la traducción , la vigilancia , la localización del ARNm empalmado y la metilación m6A . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Se deposita primero en el ARNm durante el empalme y luego se transporta al citoplasma . Allí desempeña un papel importante en la ^regulación postranscripcional del ARNm. Se cree que los complejos de unión de exones proporcionan una memoria específica de posición del evento de empalme. El EJC consta de un núcleo heterotetramérico estable, que sirve como plataforma de unión para otros factores necesarios para la vía del ARNm. ^{[ 2 ]} El núcleo del EJC contiene la proteína factor de iniciación eucariótico 4A-III ( eIF4A-III ; una helicasa de ARN DEAD-box ) unida a un análogo de adenosín trifosfato ( ATP ), así como las proteínas adicionales Magoh y Y14 . ^{[ 3 ]} La unión de estas proteínas a los dominios moteados nucleares se ha medido recientemente y puede estar regulada por las vías de señalización PI3K/AKT/mTOR . ^{[ 4 ]} Para que se produzca la unión del complejo al ARNm, el factor eIF4AIII se inhibe, deteniendo la hidrólisis de ATP. ^{[ 3 ]} Esto reconoce al EJC como un complejo dependiente de ATP. El EJC también interactúa con un gran número de proteínas adicionales; en particular, proteínas SR. ^{[ 5 ]} Se sugiere que estas interacciones son importantes para la compactación del ARNm. ^{[ 5 ]} El papel del EJC en la exportación de ARNm es controvertido.

El EJC está compuesto por varios componentes proteicos clave: RNPS1 , Y14, SRm160 , Aly/REF y Magoh, entre otros. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} RNPS1 puede funcionar como un coactivador del empalme, pero junto con Y14, también participa en el proceso de degradación mediada por codones de terminación prematura en eucariotas. ^{[ 9 ] [ 10 ]} SRm160 es otro coactivador que se ha propuesto que mejora el procesamiento del extremo 3' del ARNm. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Se cree que el componente proteico Magoh facilita la localización subcitoplasmática de los ARNm mientras que Aly participa en la exportación nuclear del ARNm. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} Se cree que Aly es reclutado al complejo de unión de exones por la proteína UAP56 . ^{[ 16 ]} UAP56 es reconocida como una helicasa de ARN, pero actúa como un factor de empalme necesario para el ensamblaje temprano del espliceosoma . ^{[ 17 ]} Otro factor involucrado en la vía EJC es DEK . Se sabe que este componente participa en una variedad de funciones que van desde el empalme hasta la regulación transcripcional y la estructura de la cromatina . ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

La cristalización del complejo de unión de exones ha revelado la organización estructural de sus componentes proteicos. El núcleo del complejo es alargado con una dimensión total de 99 Å por 67 Å por 54 Å. ^{[ 21 ]} Está organizado alrededor del factor eIF4AIII. El factor en sí consta de dos tipos diferentes de conformaciones alrededor del ARNm: cerrada y abierta. En un estado cerrado, los dos dominios de eIF4AIII forman sitios de unión compuestos para el 5'-adenilil-β,γ-imidodifosfato (ADPNP) y el ARNm. ^{[ 21 ]} En la conformación abierta, los dos dominios están rotados 160 grados con respecto al estado cerrado. ^{[ 18 ]} Los componentes proteicos Magoh y Y14 se unen para formar un heterodímero ubicado en el polo 5' del EJC. ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]} Magoh se une a un dominio eIF4AIII a través de interacciones entre residuos de sus dos hélices C-terminales y un extremo de una gran lámina β . ^{[ 21 ]} Los residuos conservados en el conector entre los dos dominios eIF4AIII forman puentes salinos o enlaces de hidrógeno con residuos específicos en Magoh. ^{[ 21 ]} Otro enlace ocurre entre el segundo bucle de la lámina β de Magoh y los dos dominios eIF4AIII y su conector. ^{[ 21 ]} Solo se forma un único enlace parcial entre Y14 y eIF4AIII. Este consiste en un puente salino entre los residuos conservados Y14 Arg108 y eIF4AIII Asp401 . ^{[ 21 ]} Si ocurrieran mutaciones en ambos residuos, la asociación de Magoh-Y14 con EJC sería inexistente. ^{[ 25 ]}

Durante el segundo paso del empalme en células eucariotas, el EJC se deposita aproximadamente 20-24 nucleótidos desde el extremo 5' corriente arriba de la unión de empalme (donde se unen dos exones), cuando se ha formado el lazo y los exones se han ligado entre sí. ^{[ 26 ] [ 27 ]} La unión del EJC al ARNm ocurre de manera independiente de la secuencia, para formar la ribonucleoproteína mensajera madura (mRNP). ^{[ 28 ]} El EJC permanece unido de forma estable a esta mRNP mientras se exporta fuera del núcleo y hacia el citoplasma. Los componentes proteicos se unen al EJC o se liberan de él durante su transporte. Para que ocurra la translocación de los ARNm a través del complejo del poro nuclear, un heterodímero compuesto por NXF1 /TAP y NXT1 / p15 debe unirse a los transcritos. ^{[ 29 ]} NXF1/TAP es un receptor principal para la exportación de ARNm al citoplasma. Esto se debe a que interactúa tanto con proteínas adaptadoras de unión a ARN como con componentes del complejo del poro nuclear . ^{[ 30 ]}

El reconocimiento de un codón de terminación prematura ocurre durante la traducción en el citoplasma. La imagen que se muestra a continuación sugiere que este evento es nuclear, contrariamente a la opinión generalizada en este campo. Cabe señalar que la traducción en el núcleo es un tema muy controvertido que no cuenta con suficiente respaldo empírico.

Los complejos de unión de exones desempeñan un papel fundamental en la vigilancia del ARNm . Más específicamente, se encuentran en la vía de degradación mediada por mutaciones sin sentido (NMD), en la que se degradan los transcritos de ARNm con codones de parada prematuros. En la traducción normal del ARNm, el ribosoma se une al transcrito y comienza la elongación de la cadena de aminoácidos . Continúa hasta que alcanza la ubicación del complejo de unión de exones, al que luego desplaza. A continuación, la traducción se completa cuando el ribosoma alcanza un codón de terminación . En la NMD, el transcrito de ARNm contiene un codón de terminación prematuro (PTC) debido a una mutación sin sentido . Si este codón se encuentra antes del sitio EJC, el EJC permanecerá unido, desencadenando la degradación del ARNm . ^{[ 31 ]} El EJC y su posición actúan como un tipo de regulador, determinando si el transcrito es defectuoso o no.

También se sabe que los EJC participan en NMD de otra manera; el reclutamiento de los factores de vigilancia UPF1 , UPF2 y UPF3 . ^{[ 32 ]} Estas proteínas son los componentes más importantes del mecanismo NMD. La proteína EJC MAGOH, Y14 y eIF4AIII proporcionan una unión para UPF3, que actúa como un puente entre UPF2 y UPF1 formando un complejo trimérico. ^{[ 33 ]} Dentro de este complejo, UPF2 y UPF3 actúan cooperativamente para promover la ATPasa y la ARN helicasa de UPF1. ^{[ 33 ]} El núcleo EJC ancla de forma estable el complejo UPF al ARNm y ayuda en la regulación de la proteína esencial UPF1. ^{[ 33 ]} Los ribosomas que están detenidos en un PTC reclutan UPF1 a través de interacciones con el factor de liberación eRF1 y eRF3 . ^{[ 33 ]} Junto con la proteína SMG1 , eRF1, eRF3 y UPF1 forman el complejo SURF. Este complejo forma un puente entre el ribosoma y el EJC corriente abajo, que está asociado con UPF3 y UPF2. ^{[ 33 ]} Esta interacción desencadena la fosforilación de UPF1 por SMG1, causando la disociación de eRF1 y eRF3. ^{[ 33 ]} El complejo resultante consta de EJC, UPF3, UPF2, UPF1 fosforilado y SMG1, y a su vez desencadena la degradación del ARNm. ^{[ 33 ]}