¿Cuáles son las medidas regulatorias desde el ARNm hasta la proteína madura?
El control del transporte regula la cantidad de transcritos transportados desde el núcleo al citoplasma. Los eucariotas, a diferencia de los procariotas, tienen una membrana nuclear, que es el punto de control de la expresión genética.
Sabemos que la transcripción inicial se procesa extensamente en el núcleo. Los experimentos muestran que casi la mitad de las transcripciones iniciales de genes que codifican proteínas permanecen en el núcleo y luego se degradan. ¿Cómo regula el ARNm maduro el transporte desde el núcleo al citoplasma? Estos ARNm parecen transportarse a través de los poros nucleares, pero el proceso de exportación desde el núcleo y las señales necesarias para la exportación o retención no se conocen bien. Existe cierta evidencia de que los SnRNP son importantes para la retención de ARNm en el núcleo. Por ejemplo, en levaduras maduras donde se inhibe el ensamblaje de empalme, el ARNm se exporta fácilmente desde el núcleo. Esto conduce al modelo de mantenimiento del empalme. En este modelo, el ensamblaje del espliceosoma compite con la exportación de ARNm, de modo que durante el procesamiento previo al ARNm, el ARN permanece en el núcleo y no puede interactuar con los poros nucleares. Una vez completado el procesamiento, se escinden los intrones y se separa el ARNm del espliceosoma. El ARNm libre puede interactuar con el núcleo, pero los intrones no. No está claro si el ARNm requiere una señal de salida especial o si es una salida aleatoria.
2. Control de la traducción del ARNm
Las moléculas de ARNm desempeñan un papel protagonista en la regulación de la traducción mediante la selección de ribosomas. La traducción diferencial afecta claramente la expresión genética. Por ejemplo, el ARNm se almacena en los óvulos no fertilizados de muchos vertebrados e invertebrados. La tasa de síntesis de proteínas es muy baja durante la etapa no fertilizada, pero una vez fertilizada, la síntesis de proteínas aumenta inmediatamente. Por lo tanto, no hay nueva síntesis de ARNm en este aumento de síntesis, lo que puede deberse a la presencia de control traduccional. Recientemente, se ha pensado que este control traslacional es principalmente un control de la degradación de proteínas, en el que se regula la tasa de degradación de proteínas.
Todo el ARN del citoplasma está sujeto a un control de degradación, donde se regula la tasa de degradación del ARN (también conocida como tasa de recambio de ARN). Generalmente, el ARNr y el ARNt en los ribosomas son muy estables, pero la estabilidad de las moléculas de ARNm es muy inconsistente. Algunos ARNm pueden durar meses, mientras que otros sólo duran unos minutos. Podemos aumentar la síntesis de determinadas proteínas añadiendo reguladores a determinados tipos de células. Esto puede implicar mayores tasas de transcripción de genes relevantes y una mayor estabilidad del ARNm. El cuadro 18-11 muestra los efectos de algunas moléculas efectoras especiales sobre la estabilidad del ARNm en diversos tejidos y células.
Una función importante de la regulación de la traducción de genes eucariotas es controlar la estabilidad del ARNm. Después de que el ARNm de algunas células eucariotas ingresa al citoplasma, no sirve inmediatamente como plantilla para la síntesis de proteínas, sino que se combina con algunas proteínas para formar partículas de proteína de ARN (RNP). La vida media del ARNm puede prolongarse en este estado. Cuanto más vive el ARNm, más veces sirve como plantilla de traducción. El gen de la fibroína de seda en Bombyx mori es una sola copia, pero en unos pocos días se pueden sintetizar hasta 1010 moléculas de fibroína de seda en una célula. Este es el resultado de que sus moléculas de ARNm se combinan con proteínas para formar partículas RNP, extendiendo así su vida útil. La vida media del ARNm en células eucariotas suele ser de 3 h, mientras que la vida media de la fibroína de seda es de hasta 4 días. Se puede observar que la vida útil del ARNm controla la actividad de traducción. En diferentes etapas de desarrollo, el ARNm tiene diferentes esperanzas de vida y diferentes actividades de traducción. La longevidad del ARNm no sólo está relacionada con la tapa 5' y la cola 3', sino también con los componentes proteicos de la partícula proteica del ARNm.
De hecho, la degradación del ARNm puede ser un punto de control importante en la regulación de la expresión génica. Las diferentes tasas de degradación del ARNm están relacionadas con las características estructurales de cada ARNm. En particular, la degradación selectiva del ARNm se debe en gran medida a la interacción de las nucleasas con la estructura interna del ARNm. Por ejemplo, un conjunto de secuencias ricas en oro (UUAAUUUAU) en muchas regiones 3' no traducidas (UTR) de corta duración del ARNm están relacionadas con su inestabilidad, pero no está claro cómo las regiones ricas en oro desestabilizan el ARNm, lo que puede estar relacionado con poli(Relacionado con la eliminación de A). La secuencia de oro también puede unirse a ciertos factores en la formación del complejo 80S.