Descubren un mecanismo celular que regula la síntesis de proteínas en situaciones de estrés

Los diferentes genes dentro del genoma deben ser expresados a niveles precisos y en el momento exacto para mantener el complejo equilibrio que regula la actividad de las células. El ARN mensajero (mRNA) transmite la información genética codificada en el ADN hasta los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas mediante la unión de aminoácidos. Estos aminoácidos son aportados por fragmentos de ARN de transferencia (tRNA), que decodifican la información contenida en los codones del mRNA (los grupos de tres bases que codifican cada aminoácido), para encadenarlos en el orden correcto y sintetizar así cada proteína.

El trabajo liderado por los investigadores Marc Torrent, del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universitat Autònoma de Barcelona, y Madan Babu, del Medical Research Council de Cambridge (Reino Unido), describe por primera vez un mecanismo que utilizan las células para optimizar la producción de proteínas en situaciones de estrés, mediante la alteración de la abundancia del tRNA.

La investigación, desarrollada en la levadura Saccharomyces cerevisae, sugiere que aquellos mRNAs que codifican por proteínas necesarias en condiciones de estrés prefieren un conjunto diferente de codones, lo que se correlaciona con los cambios que se producen en la abundancia relativa de los diferentes tRNAs.

Estas observaciones sugieren que la célula es capaz de regular la abundancia de los diferentes tRNAs para ajustar el nivel de expresión de las proteínas durante la adaptación a las nuevas condiciones. De esta manera, el cambio en la abundancia de los diferentes tRNAs es un mecanismo de regulación independiente que permite modificar de manera selectiva las tasas de traducción y, por tanto, aumentar o disminuir la abundancia relativa de las proteínas requeridas en condiciones de estrés diversas.

Estas observaciones tienen implicaciones muy destacadas. Por un lado, el mecanismo de regulación es importante porque la alteración de la abundancia del tRNA podría provocar diversas disfunciones celulares. Por ejemplo, una desregulación en los niveles de tRNA podría promover una progresión anómala del ciclo celular, dando lugar a enfermedades proliferativas como el cáncer: De hecho, ya se había observado en otros trabajos que la sobreexpresión del ARN de transferencia tRNAiMet y Brf1, un factor de transcripción del complejo RNA polimerasa III, provoca la formación de tumores in vivo. Por otra parte, el tRNA también se ha relacionado con la apoptosis, la muerte celular programada que frena la proliferación tumoral. Se ha demostrado que el tRNA puede unirse al citocromo c impidiendo la activación de caspasas, las enzimas mediadoras de los procesos de apoptosis. Por lo tanto, los niveles de tRNA en la célula también podrían tener un papel relevante en la capacidad de respuesta celular a los estímulos apoptóticos relacionados con la proliferación de tumores.

Imágenes:
Marc Torrent y parte de su grupo de investigación en el laboratorio de la UAB
https://we.tl/t-XQ4EAjrLRw

Artículo de investigación:
Marc Torrent, Guilhem Chalancon, Natalia S. de Groot, Arthur Wuster & M. Madan Babu, Cells alter their tRNA abundance to selectively regulate protein synthesis during stress conditions, Science Signaling, Vol 11, Issue 546. DOI: 10.1126/scisignal.aat6409 (http://stke.sciencemag.org/content/11/546/eaat6409)