Ribonuclease P

A ribonuclease P ou RNase P () é un tipo de ribonuclease que corta o ARN. A RNase P é única entre todas as RNases porque non é unha proteína, senón un ribozima (un ARN que actúa como catalizador igual que os enzimas proteicos). A súa función é cortar unha secuencia extra en moléculas precursoras do ARNt. Ademais, a RNase P é un dos dous ribozimas de recambio múltiple que existen na natureza (o outro é o ribosoma), cuxo descubrimento valeulle a Sidney Altman e Thomas Cech a concesión do Premio Nobel de Química de 1989. Na década de 1970, Altman descubriu a existencia dos ARNt precursores que tiñan secuencias nos flancos que non aparecen na molécula madura e foron os primeiros en caracterizar a RNase P e a súa actividade no procesamento da secuencia líder 5' do ARNt precursor. Descubrimentos recentes revelaron tamén que a RNase P ten unha nova función. É necesaria a RNase P nuclear humana para a transcrición normal e eficiente de varios xenes de ARN non codificante pequeno, como os do ARNt, ARNr 5S, ARN da SRP e ARN nuclear pequeno U6 (espliceosomal), que son transcritos pola ARN polimerase III, unha das tres grandes ARN polimerases das células humanas.

 En bacterias 

A RNase P bacteriana ten dous compoñentes: unha cadea de ARN, chamada ARN M1, e unha cadea polipeptídica ou proteína, chamada proteína C5. In vivo cómpren ambos os compoñentes para que o ribozima funcione correctamente, pero in vitro o ARN M1 pode actuar el só como catalizador. O papel principal da proteína C5 é mellorar a afinidade de unión ao substrato e a velocidade catalítica do enzima ARN M1 probablemente incrementando a afinidade de unión a un ión metálico no sitio activo. A estrutura cristalina dun holoenzima RNase P bacteriano unido ao ARNt foi resolta recentemente, mostrando como os grandes dominios helicoidais amoreados coaxialmente do ARN da RNase P están implicados no recoñecemento selectivo da forma da diana do pre-ARNt. Esta estrutura cristalina confirma os modelos anteriores de recoñecemento de substrato e catálise, identifica a localización do sitio activo e mostra como os compoñentes da proteína incrementan a funcionalidade da RNase P.

 RNases P bacterianas das clases A e B 

A RNase P é unha endorribonuclease moi estendida nos seres vivos, presentre en bacterias, arqueas e eucariotas e tamén en cloroplastos e mitocondrias. A súa actividade mellor caracterizada é a xeración de extremos 5' maduros nos ARNt ao cortar os elementos líder 5' dos ARNt precursores. As RNases P celulares son ribonucleoproteínas (RNP). O ARN das RNAses P bacterianas conserva a súa actividade catalítica en ausencia da subunidade proteica, é dicir, é un ribozima. O ARN da RNase P eucarióticas e arqueanas illadas non conserva a súa función catalítica, pero aínda así é esencial para a actividade catalítica do holoenzima. Aínda que os holoenzimas arqueanos e eucariotas teñen un contido proteico moito maior que os bacterianos, os núcleos de ARN das tres liñaxes son homólogos, e as hélices que corresponden a P1, P2, P3, P4, e P10/11 son comúns a todos os ARN das RNases P celulares. Con todo, hai unha considerable variación na secuencia, especialmente entre os ARN eucariotas.

 En arqueas 

En arqueas as ribonucleoproteínas RNase P constan de 4 ou 5 subunidades proteicas que están asociadas co ARN. Como revelaron experimentos de reconstitución in vitro, estas subunidades proteicas non son individualmente imprescindibles para o procesamento do ARNt que está mediado esencialmente polo compoñente de ARN. As estruturas das subunidades proteicas da RNase P arqueana resolvéronse por cristalografía de raios X e por RMN, que descubriu novos dominios proteicos e pregamentos fundamentais para o seu funcionamento.

Usando unha xenómica comparada e mellorando os métodos computacionais, atopouse unha forma radicalemnte minimizada do ARN da RNase P, denominada "Tipo T", en todos os xenomas completos na familia filoxenética crenarqueana das Thermoproteaceae, incluíndo especies dos xéneros Pyrobaculum, Caldivirga e Vulcanisaeta. Todas conservan un dominio catalítico convencional, mais carecen dun dominio de especificidade recoñecible. Confirmouse experimentalmente a actividade de procesamento 5′ do ARNt que presenta o ARN por si só. Os ARN da RNase P de Pyrobaculum e Caldivirga son os máis pequenos que se atoparon polo momento na natureza que funcionan como ribozimas que actúan en trans. A perda do dominio de especificidade nestes ARN suxire que a especificidade de substrato está potencialmente alterada.

Argumentouse recentemente que a arquea Nanoarchaeum equitans non posúe RNase P. Os estudos computacionais e experimentais non conseguiron atopar probas da súa existencia. Neste organismo o promotor do ARNt está próximo ao xene do ARNt e pénsase que a transcrición empeza na primeira base do ARNt, o que eliminaría a necesidade de ter unha RNase P.

 En eucariotas 
En eucariotas, como son os humanos e os lévedos, a maioría das RNase P constan dunha cadea de ARN estruturalmente siilar á que se encontra en bacterias  xunto con de 9 a 10 proteínas asociadas (a diferenza da única proteína na RNAse bacteriana, a C5). Cinco destas subunidades proteicas mostran homoloxía coas correspondentes de arqueas. Estas subunidades proteicas da RNase P compártense coa RNase MRP, unha ribonucleoproteína catalítica implicada no procesamento de ARN ribosómico no nucléolo. Non se demostrou que a RNase P dos eucariotas era un ribozima ata recentemente. Por conseguinte, as numerosas subunidades proteicas da RNase P eucariota teñen unha contribución menor ao propio procesamento do ARNt, pero parecen ser esenciais para a función da RNase P e RNase MRP noutros procesos bolóxicoas, como a transcrición de xenes e o ciclo celular. Malia a orixe bacteriana das mitocondrias e cloroplastos, estes orgánulos nos animais superiores e plantas non parecen conter unha RNase P baseada no ARN. Demostrouse que a RNase P mitocondrial humana é unha proteína e non contén ARN (non é un ribozima). A RNase P dos cloroplastos de espinacas funciona sen ter unha subunidade de ARN.

 Terapias que usan a RNase P 
A RNase P está estudándose agora como unha posible terapia para doenzas como a infección polo virus herpes simplex, citomegalovirus, gripe e outras infeccións respiratorias, VIH-1 e o cancro causado polo xene de fusión BCR-ABL. Fórmanse secuencias guía externas (EGSs) con complementariedade co ARMn oncoxénico viral e estruturas que imitan o bucle T e o talo aceptor do ARNt. Estas estruturas permiten que a RNase P recoñeza as EGS e corte o ARNm diana. As terapias de EGS demostraro ser efectivas en cultivo e en ratos vivos.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Bibliografía 
Nobel Lecture of Sidney Altman, Nobel prize in Chemistry 1989

 Ligazóns externas 
 RNase P Database en ncsu.edu







Categoría:Ribonucleases
Categoría:Ribozimas
Categoría:Hidrolases
Categoría:Ribonucleoproteínas