Exosoma (complexo)

[miniatura|250px|dereita|Estrutura de fitas do complexo do exosoma humano. Véxase a [Exosoma (complexo)#Lista de subunidades|lenda máis abaixo.]]
O **complexo do exosoma**, **complexo PM/Scl** ou, simplemente, **exosoma**, é un complexo proteico que pode degradar diversos tipos de ARN. Os complexos de exosoma poden encontrarse en células eucariotas e de arqueas. Nas bacterias o equivalente é un complexo máis simple chamado degradosoma, que realiza unha función similar.

O núcleo do complexo ten unha estrutura anular formada por seis membros, ao que se unen outras proteínas. Nas células eucariotas aparece tanto no citoplasma coma no núcleo celular, especialmente no nucléolo, aínda que as proteínas que interaccionan co complexo en cada un destes compartimentos son diferentes, coa fin de poder regular a súa actividade de degradación do ARN segundo a diferente natureza dos substratos presentes en cada lugar.

Estes substratos comprenden ARN mensaxeiro, ARN ribosómico e moitas especies de ARN de pequeno tamaño. O exosoma ten unha función exorribonucleolítica, o que significa que degrada o ARN comezando por un dos extremos (o chamado extremo 3') en lugar de escindir o ARN en lugares específicos (como faría unha endonuclease).

Aínda que non existe relación causal entre o complexo e ningunha das enfermidades coñecidas, algunhas das súas proteínas son o antíxeno de autoanticorpos responsables dalgunhas enfermidades autoinmunes (especialmente da síndrome de solapamento PM/Scl) e dalgunhas quimioterapias antimetabolíticas que bloquean a actividade do complexo.

## Descuberta 
O exosoma foi descuberto como unha ribonuclease en 1997 no lévedo *Saccharomyces cerevisiae*. Non moito tempo despois, en 1999, comprobouse que o exosoma era de feito o equivalente do complexo xa descrito en células humanas, coñecido como *complexo PM/Scl*, que fora identificado como un autoantíxeno en pacientes con certas doenzas autoinmunes en anos anteriores. A purificación do complexo humano permitiu a identificación de máis proteínas do exosoma e finalmente a caracterización de todos os seus compoñentes. En 2001 a crecente cantidade de datos procedentes dos distintos proxectos xenoma que comezaron a estar dispoñibles, permitiron a predición de proteínas do exosoma de arqueas, aínda que tiveron que transcorrer outros dous anos antes de que se purificase o primeiro exosoma dun destes organismos.

## Estrutura 
### Proteínas centrais 
[miniatura|Vista desde arriba (imaxe superior) e desde o lateral (imaxe inferior) da [Cristalografía de raios X|estrutura cristalina do complejo de exosoma humano. Ver lenda máis abaixo.]]
O núcleo do complexo ten unha estrutura anular que consta de seis proteínas, todas elas pertencentes ao mesmo tipo de ribonuclease, as proteínas semellantes ás RNases PH. Nas arqueas hai dúas proteínas distintas deste tipo (chamadas Rrp41 e Rrp42), cada unha delas presente tres veces en orde alterna. Os complexos de exosoma eucariota teñen seis proteínas diferentes que forman a estrutura anular. Desas seis proteínas eucariotas, tres son semellantes á proteína arqueota Rrp41 e as outras tres gardan maior similitude con Rrp42.

Situadas na parte superior do anel dispóñense tres proteínas que teñen un dominio de unión a ARN de tipo S1 (RBD). Dúas proteínas, ademais, teñen un domino de homoloxía K (dominio KH).
[miniatura|300px|esquerda|Subunidades e organización dun complexo de exosoma de arquea (esquerda) e eucariota (dereita). Numéranse as distintas proteínas, mostrando que o exosoma arqueota contén catro proteínas distintas, que no caso eucariota son nove. Ver a [Exosoma (complexo)#Lista de subunidades|lenda máis abaixo.]]

A estrutura en anel é moi similar á das RNases PH e á das polinucleótido fosforilases (PNPase). Nas bacterias, a RNase PH que está implicada no procesamento do ARNt forma un anel hexamérico consistente en seis RNases PH idénticas. No caso da PNPase, que é unha proteína fosforolítica que degrada ARN e que se encontra tanto en bacterias coma en cloroplastos e mitocondrias dalgúns organismos eucariotas, formarían parte da mesma proteína dous dominios RNase PH e tamén un dominio S1 e outro de tipo KH de unión a ARN. Esta proteína forma un complexo trimérico que adopta unha estrutura case idéntica á do exosoma. Debido á gran similitude entre ambos os dominios de proteína e tamén da súa estrutura, pénsase que estes complexos están relacionados evolutivamente e teñen un devanceiro común. Nas bacterias existe unha RNase PH diferente implicada no procesamento do ARN de transferencia, do que se sabe que adopta unha estrutura anular similar de seis unidades, pero neste caso as unidades son idénticas. As proteínas similares á RNase PH, as propias RNases PH e as PNPases pertencen todas elas á familia das RNases e as exorribonucleases fosforolíticas, o cal significa que utilizan fosfato inorgánico para eliminaren nucleótidos do extremo 3' das moléculas de ARN. Cómpre salientar que, aínda que existe unha proteína homóloga humana, non se atopou ningunha evidencia de que esta estea asociada ao complexo de exosoma humano. A proteína PM/Scl-100 compón a subunidade máis común dos complexos de exosoma no núcleo das células, pero tamén forma parte do complexo de exosoma citoplasmático.

### Proteínas reguladoras 
Ademais destas dúas subunidades estreitamente unidas, moitas proteínas interaccionan co complexo exosómico tanto no citoplasma coma no núcleo. Estas proteínas que se unen de forma laxa poderían regular a actividade e a especificidade do complexo de exosoma. No citoplasma, o exosoma interacciona con proteínas que se unen a elementos ricos en AU (ARE, por exemplo KRSP e TTP), que poden promover ou impedir a degradación dos ARNm. O exosoma nuclear asóciase coas proteínas que unen ARN (por exemplo MPP6 en humanos e Rrp47/C1D en humanos e lévedos) que controlan o procesamento do ARN ribosómico. No núcleo, o procesamento do ARN ribosómico e o ARN nucleolar pequeno polo exosoma está mediado polo complexo TRAMP, que posúe tanto a helicase de ARN Mtr4 coma actividade de poliadenilación (Trf4).

## Función 
### Función encimática 
[miniatura|300px|Diagramas de reacción da degradación [hidrólise|hidrolítica (esquerda) e fosforolítica (dereita) do extremo 3' do ARN.]]
O complexo exosómico contén moitas proteínas con dominios ribonuclease. Estes teñen unha actividade exorribonuclease 3'→ 5', e os hidrolíticos usan auga para liberar nucleótidos (monofosfato).

En arqueas, a subunidade Rrp41 do complexo é a exorribonuclease fosforolítica. O anel deste encima presenta tres copias desta proteína, que son as responsables da actividade do complexo. En lévedos isto compénsase por un dos encimas hidrolíticos asociados, a Rrp44, que é a responsable da maior parte da actividade ribonuclease dol exososoma, pero esta subunidade hidrolítica en particular pode estar restrinxida aos lévedos, xa que non se encontrou ningunha proteína homóloga a Rrp44 no exosoma humano (e tampouco en arqueas).

Pódese asociar aínda outro encima hidrolítico máis en humanos e lévedos co complexo (Rrp6), que contribúe á actividade do exosoma de lévedos e é a única responsable da actividade do complexo humano. Aínda que orixinalmente se pensaba que as proteínas con dominio S1 tiñan tamén actividade hidrolítica 3'→5', traballos posteriores puxérono en dúbida, ao afirmaren que estas proteínas poderían desempeñar tan só un papel na unión de substratos antes da súa degradación polo complexo.

No núcleo celular, o exosoma requírese para o correcto procesamento de varios ARN nucleares pequenos. Finalmente, o nucléolo é o compartimento onde se encontran a maior parte dos complexos de exosoma, onde desenvolven un papel no procesamento do ARN ribosómico 5,8 S (a primeira función do exosoma identificada) e de varios ARN nucleolares pequenos.

Aínda que a maior parte das células teñen outros encimas con capacidade de degradar ARN tanto polo seu extremo 3' coma polo seu extremo 5', o exosoma é esencial para a supervivencia celular. Cando se detén ou reduce a expresión xénica das proteínas do exosoma por medios artificiais, por exemplo, por medio de ARN interferente, o crecemento deténse e as células finalmente morren. Tanto as proteínas centrais do complexo coma as dúas proteínas principais asociadas son esenciais.

As bacterias non teñen exosoma, pero as súas funcións asúmeas un complexo similar, chamado *degradosoma* do que forma parte a proteína polinucleótido fosforilase.
[miniatura|Dúas subunidades da parte central do exosoma de [arqueas (Rrp41 e Rrp42), unidas a unha molécula pequena de ARN (en vermello).]]

## Patoloxía 
### Autoinmunidade 
O complexo exosómico é o antíxeno dos autoanticorpos responsables de diversas enfermidades autoinmunes. Estes autoanticorpos encóntranse principalmente en persoas que sofren a síndrome de solapamento PM-Scl, unha doenza autoinmune na que os pacientes sofren unha esclerodermia de base acompañada ou ben de polimiosite ou ben de dermatomiosite. Os autoanticorpos pódense detectar no soro sanguíneo dos pacientes por medio de diversos ensaios. No pasado, o método máis común foi o de inmunodifusión dobre de Ouchterlony utilizando extractos de timo de tenreira, inmunofluorescencia en células HEp-2 ou inmunoprecipitación a partir de extractos celulares humanos. Nos ensaios de inmunoprecipitación con soros anti-exosoma precipita un conxunto de proteínas característico. Nos anos anteriores á caracterización do exosoma, a este precipitado se lle denominaba *complexo PM-Scl*. Os soros destes pacientes adoitan mostrar unha característica tinguidura do nucléolo celular, o que alimentou a hipótese de que o antíxeno recoñecido polos autoanticorpos era importante na síntese ribosomal. Máis recentemente puidose dispoñer de proteínas exosómicas que se utilizaron para desenvolver inmunoanálises en liña (LIA) e ensaios de ELISA para detectar estes anticorpos. Aínda que estas dúas proteínas son o ligando principal dos autoanticorpos, tamén poden selo outras subunidades ou proteínas asociadas, como C1D. Actualmente, o método con maior sensibilidade para detectar estes autoanticorpos consiste no uso dun péptido derivado da proteína PM/Scl-100 como antíxeno nun ensaio ELISA, en lugar de utilizar proteínas completas. Por medio deste método, os autoanticorpos encóntranse en máis do 55% dos pacientes coa síndrome de solapamento, aínda que tamén poden ser detectados en pacientes que sofren tanto de esclerodermia, coma de polimiosite ou de dermatomiosite por separado.

Dado que os autoanticorpos se encontran principalmente en pacientes que teñen características de varias enfermidades autoinmunes distintas, os síntomas clínicos que presentan poden variar moito. Os síntomas que se ven con máis frecuencia son os típicos destas enfermidades, entre eles o signo de Raynaud, artrite, miosite e esclerodermia. O tratamento destes pacientes é sintomático e similar ao tratamento de cada enfermidade autoinmune por separado, o que supón a administración de fármacos inmunosupresores ou inmunomoduladores.

### Cáncer 
Demostrouse que o exosoma é inhibido polo antimetabolito 5-fluorouracilo, utilizado tamén no tratamento quimioterapéutico do cáncer. Este é un dos tratamentos máis eficaces contra os tumores sólidos. Cando este fármaco é administrado a lévedos, pódense observar defectos no procesamento do ARN ribosómico idénticos aos que se aprecian cando se bloquea dito procesamento por medio de diversas estratexias utilizadas en bioloxía molecular. A ausencia dun correcto procesado dos ribosomas é letal para estas células, o que explica o seu efecto antimetabólico.

## Lista de subunidades 
* : En arqueas varias proteínas do exosoma están presentes en múltiples copias para formar o núcleo completo do complejo exosómico.
* : Aínda que a proteína Rrp44 é parte do complexo no lévedo, o seu homólogo humano, hDis3, non se encontrou nunca asociado co complexo humano.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Bibliografía 
* 
*  –-- subscription required
* 
* 
* 

### Outros artigos 
* Proteasoma, o principal complexo celular de degradación de proteínas.
* Espliceosoma, un complexo implicado no splicing de ARN, que tamén posúe unha estrutura anular de unión ao ARN.
* Bóveda (orgánulo), un orgánulo ribonucleoproteico.

### Ligazóns externas 
* Estrutura do exosoma humano en RCSB Protein Data Bank
* Estrutura dun exosoma de arquea en RCSB Protein Data Bank
* Estrutura da proteína do exosoma de lévedo Rrp6 en RCSB Protein Data Bank