lunes, 28 de enero de 2008

Transporte y Vida Media del mRNA y Splicing Alternativo.

Dejé la última entrada habiendo explicado, en líneas generales, el tema del Splicing y la composición de los genes en Exones e Intrones. En ésta voy a adentrarme en un par de cuestiones relacionadas con ello y cuya importancia es bastante grande.


Transporte y Vida Media.

El primero de los dos fenómenos que describiré es el del transporte de mRNA. Hasta ahora, todos los fenómenos sobre los que he tratado a nivel de biología molecular ocurren a nivel nuclear, en el interior del núcleo de la célula. Esencialmente, la célula eucariota presenta dos compartimentos claves y diferenciales, el núcleo y el citoplasma o citosol. Ya señalé que en el núcleo queda contenido el material hereditario, el DNA, que, como es lógico por lo que ya describí sobre Replicación y Transcripción, se encuentra acompañado de enzimas, RNA, nucleótidos y otras biomoléculas. Fundamentalmente, el núcleo es el contenedor de la información genética y el centro director de la expresión de ésta. Es en el núcleo donde se siguen y tienen efecto las instrucciones apropiadas que codifican los elementos reguladores de los genes y donde se obtienen los paquetes de información apropiada, en forma de RNA, para que la célula produzca las micromáquinas enzimáticas que deben operar en cada momento (ya sean constitutivas o específicas).

Sin embargo, como ya indiqué, el DNA es el mensaje inicial y total de la información genética y el mRNA es una forma específica y transitoria que originará las proteínas pero éstas no son producidas en el núcleo. Aunque no me adentraré todavía en el proceso de Traducción, indicaré que esto se debe a que los ribosomas, las macro-micromáquinas (valga el contrasentido) que interpretan los mRNA destinados a la producción de proteínas se hallan en el exterior del núcleo, libres en el citoplasma o asociados a un orgánulo celular, el Retículo Endoplásmico, y es en esa región exterior donde llevan a cabo el ensamblaje de las proteínas. Ya que mRNA y proteínas se producen en lugares diferentes y unas surgen a partir del otro, queda la pregunta de cómo llega el mRNA hasta el exterior del núcleo. La respuesta radica en dos puntos: secuencias específicas en las regiones terminales 3'-OH de los mRNAs y proteínas asociadas a los mismos, normalmente en los EJCs que mencioné anteriormente.

Figura 1. Imagen de las proteínas de los EJCs por su relación con el Transporte.

Estas señales permiten el paso de los mRNAs a través de los poros de la membrana nuclear. Estos poros son altamente selectivos en cuanto a los productos que permiten transitar a su través pero en su estructura incorporan algunas proteínas capaces de interactuar, bien con las proteínas señalizadoras de transporte o bien con las secuencias apropiadas del mRNA. Aunque esto sea algo que parece simple, es realmente clave para el funcionamiento celular, ya que sin ello no podría llegar a haber proteínas.

La cuestión de la Vida Media del mRNA, que he mencionado en el título, es también una cuestión relevante, aunque no una de las principales, fundamentalmente porque la información sobre las bases de este fenómeno no son claras: en efecto, se ha descrito una asociación entre ciertas secuencias del extremo 3' del mRNA y la vida media pero no está del todo claro si la base radica en la secuencia en sí o en las estructuras secundarias que forma. En cualquier caso, la vida media de un mRNA es una cuestión clave en la biología molecular, puesto que a mayor vida media, mayor producción de la proteína que codifica ese mRNA y, en consecuencia, mayores niveles estacionarios de ésta*.


Splicing Alternativo.

El otro punto principal de esta entrada es el del Splicing Alternativo. Ya mencioné de pasada la importancia de la estructura modular de los genes en los eucariotas pero en esta ocasión voy a enfatizar aún más esta cuestión. Esencialmente, los eucariotas han desarrollado a lo largo de millones de años y por las presiones selectivas oportunas, la capacidad de almacenar muchísima más información genética en el DNA disponible gracias a esa estructura dividida en exones e intrones. Aunque las bases teóricas indican que los intrones son espacio desechado, la realidad, como siempre, es menos estricta y éstos pueden incluir secuencias reguladoras de la expresión de los genes que indiquen inicio o fin de la Transcripción, haciendo que en un mismo gen aparezcan varias secuencias aptas para transcribir o concluir el proceso. Además, ciertas señales, en los mismos intrones o los exones, permiten ignorar ciertos exones en la Transcripción. La flexibilidad aportada por estas modificaciones en el proceso canónico es la base de un tremenda capacidad de almacenamiento de información, ya que significa que cada gen puede producir más de una proteína diferente al transcribirse en los mRNAs series de exones diferentes y eso sin incluir los efectos propios del Splicing en sí.

Figura 2. Ejemplos de cómo el Splicing alternativo de un mismo transcrito primario puede producir dos mRNAs diferentes (en este caso de dos formas de la troponina).

Figura 3. Cinco formas diferentes de Splicing de un mismo gen (pinchar para agrandar).

Esta expresión alternativa o diferencial de los juegos de exones de un mismo gen está, sobre todo, asociada a los casos de células de tejidos distintos y a la inducción por parte de señales externas, ya sean de los mismos procesos de desarrollo ontogénico del ser vivo o de tipo homeostático (como en el caso de la producción de hormonas relacionadas con el metabolismo de la glucosa en sangre: insulina y glucagón). La cuestión de la regulación de este Splicing alternativo hace que las cadenas de regulación se compongan de múltiples pasos que, incluso, pueden tener su origen en un evento del desarrollo embrionario por la distribución de un gradiente de proteínas en el óvulo que ya se produce mientras éste madura en los conductos ováricos de la hembra.

Figura 4. Formas Constitutiva y Regulada de Splicing alternativo. a)Splicing normal en la célula tipo 1 (que no expresa el represor)y alternativo en la tipo 2 (que si lo expresa). b) idem que a pero en este caso se trata de un Splicing alternativo por inducción.

En consecuencia, los fenómenos de Splicing Alternativo han permitido multiplicar la capacidad de almacenamiento de información del material hereditario al proporcionar un sistema de procesamiento de información que permite la reutilización de un mismo gen para producir proteínas con funciones diferentes.


*Una entrega próxima (la siguiente será la de Traducción) la dedicaré a comentar las cinéticas de producción de proteínas y cómo se regulan los niveles estacionarios de éstas, algo que es importantísimo para la vida celular.

3 comentarios:

Lynx dijo...

Muy interesante tu post. Siempre me ha gustado la Biología Molecular y lo has explicado muy bien. Espero la de Traducción :D

SeRa dijo...

Me ha gustado, voy a enlazate a mi blog. Un saludo

S.P.D dijo...

BASTANTE TEORICO... ESTA MUY BIEN... TE ENLAZO..