Responsable: Eduardo Villalobo Polo
Tipo de Proyecto/Ayuda: Plan Nacional del 2009
Referencia: BFU2009-10393
Fecha de Inicio: 01-01-2010
Fecha de Finalización: 31-12-2012

Empresa/Organismo financiador/es:

• Ministerio de Ciencia e Innovación

Equipo:

• Investigadores:
  • Trinidad Ortiz Salles
  • Joaquín Piñero Bustamante
  • Antonio I. Torres Rueda

Resumen del proyecto:

El ARNm de las células eucariotas tiene una biogénesis compleja en la que están implicadas diversas maquinarias celulares funcionando en serie y en perfecto concierto, como las de transcripción y de traducción. Además, el ARNm está sometido a rigurosos controles de calidad para asegurar, por ejemplo, la ausencia de codones de parada prematuros (PTC). Para esta función en concreto, es necesario una maquinaria especial, la NMD (nonsense-mediated RNA decay), capaz de identificar los PTC y, en caso de hallarlos, enviar al ARNm a degradación.

¿Por qué aparece un PCT en un ARNm? Las causas pueden ser múltiples, como mutaciones en el ADN o fallos en la transcripción, si bien la frecuencia de aparición por estos motivos es relativamente baja debido a la alta fidelidad de las maquinarias de replicación y de transcripción. Una causa más frecuente es la incorrecta eliminación de intrones o su eliminación alternativa.

El núcleo proteico de la NMD está constituido por UPF1, UPF2 y UPF3. La única proteína que ha conservado su secuencia suficientemente durante la evolución es UPF1, de tal forma que sólo sus ortólogos son fáciles de identificar in silico en otros eucariotas. Otras proteínas que forman parte de la maquinaria son las SMG, entre las que destaca una fosfatidilinositol quinasa (SMG-2), que precisamente fosforila a UPF1. También son destacables la fosfatasa 2A y las proteínas del complejo de unión exon-exon, Y14 y MAGOH, entre otras.

La NMD está bien caracterizada en animales, como el hombre, la mosca de la fruta, o el gusano nematodo. La maquinaria también está bien caracterizada en la levadura panadera pero no en otros protistas. También se ha demostrado que la NMD existe en protistas como Giardia, donde se pensaba no debía de existir. Este hallazgo ha abierto la puerta para su estudio en muchos otros grupos de protistas, como los ciliados.

Los ciliados, como Paramecium tetraurelia y Tetrahymena thermophila, son microorganismos eucariotas que por su peculiaridades resultan de interés para estudiar la NMD. Primero porque los intrones son de muy pequeño tamaño, interrumpen la mayoría de los genes y no se eliminan de forma eficiente. Constituyen por tanto un modelo de estudio natural de la NMD. Segundo porque dos de los tres codones de terminación codifican aminoácido (glutamina). Se cree que, durante el proceso evolutivo de conversión de codones sin sentido a codones con sentido, tuvieron que tolerar la presencia de PTC en los ARNm.

Hoy en día sabemos que muchas enfermedades genéticas humanas tienen su base en el correcto funcionamiento de la NMD y su tratamiento en la pérdida parcial del mismo. Estamos convencidos de que entender cómo la NMD de los ciliados se adaptó a un nuevo escenario genético puede ser relevante para desarrollar tratamientos frente a esas enfermedades.

El objetivo de nuestro proyecto de investigación (EL SISTEMA NONSENSE-MEDIATED DECAY EN CILIADOS, BFU2009-10393), cofinanciado por el Ministerio de Ciencia Innovación de España y los fondos FEDER de la Unión Europea, caracterizar y comparar los elementos principales de sistemas NMD de ciliados con códigos genéticos canónicos, como P. tetraurelia y T. thermophila, y no canónicos, como Didinium nasutum. Hasta la fecha hemos identificado y parcialmente caracterizado los genes principales de la NMD, upf1, upf2 y upf3 en P. tetraurelia.