La complejidad de la biología celular ha sido objeto de estudio durante décadas, y uno de los componentes más fascinantes de este proceso es el espliceosoma, una gran máquina molecular que juega un papel crucial en la expresión genética. Recientemente, el grupo de investigación de Galej en el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Grenoble ha publicado un estudio que arroja luz sobre el espliceosoma menor, una estructura que, a pesar de su relativa escasez en las células, es fundamental para la correcta eliminación de intrones en el ARN mensajero precursor (pre-mRNA).
En las células humanas, solo una pequeña parte de la información codificada en los genes se utiliza para producir proteínas. Este proceso de selección es llevado a cabo por el espliceosoma, que separa las regiones codificantes de las no codificantes de los genes. Existen dos tipos de espliceosomas que trabajan en paralelo: el espliceosoma mayor y el menor. Mientras que el primero ha sido estudiado ampliamente durante más de cuarenta años, el espliceosoma menor ha permanecido en gran medida en la sombra, a pesar de su importancia estructural y funcional.
Estructura del U11 snRNP
El estudio publicado en la revista Molecular Cell destaca la estructura del U11 snRNP, uno de los cinco subunidades del espliceosoma menor. Esta subunidad es crucial para iniciar el proceso de selección de intrones, siendo responsable de eliminar fragmentos de información genética que no codifican para proteínas. Jiangfeng Zhao, investigador postdoctoral en el grupo de Galej y primer autor del estudio, señala que, aunque los intrones menores representan solo el 0,5% de los intrones totales, su localización en genes esenciales para la vida los convierte en elementos críticos.
Los espliceosomas son complejos grandes y dinámicos formados por proteínas y ARN. El espliceosoma mayor está compuesto por cinco subunidades (U1, U2, U4, U6 y U5), junto con aproximadamente 150 proteínas que participan en diversas etapas del proceso de empalme. Por otro lado, el espliceosoma menor tiene una arquitectura similar, pero sus bloques principales son diferentes, incluyendo U11, U12, U4atac, U6atac y U5. Sin embargo, cómo se ensamblan estos bloques para construir el espliceosoma menor y llevar a cabo su función sigue siendo un misterio.
Determinar la estructura de estas grandes máquinas moleculares es un desafío, especialmente en el caso del espliceosoma menor, debido a su escasez en las células. Zhao explica que uno de los mayores retos fue la purificación selectiva del espliceosoma menor del contenido celular. Tras superar esta etapa, se necesitaron varios años de optimización para mantener el complejo intacto durante las condiciones de imagen.
El grupo de Galej ha trabajado en este campo durante más de 15 años, y la decisión de centrarse en el espliceosoma menor se tomó hace siete años, cuando la información sobre esta estructura era escasa. Galej indica que tanto el espliceosoma mayor como el menor están relacionados evolutivamente, y se estima que divergieron hace más de 1.500 millones de años. Esta antigüedad plantea preguntas sobre la evolución de los mecanismos de empalme en los organismos eucariotas.
Utilizando técnicas de biología química y microscopía crioelectrónica, los investigadores lograron obtener la estructura del complejo U11 snRNP y descubrir cómo este reconoce el «sitio de empalme 5′», un paso esencial para iniciar el proceso de edición. Los resultados revelan que la arquitectura del U11 snRNP es notablemente diferente de la del U1 snRNP, lo que le permite identificar específicamente sus raros sustratos en el vasto paisaje secuencial del ARN de cada célula.
Esta investigación no solo aporta nuevas perspectivas sobre el reconocimiento de intrones menores, sino que también abre la puerta a estudios futuros sobre otros complejos del espliceosoma menor. Zhao y Galej expresan su ambición de entender cómo funciona todo este proceso a nivel molecular, lo que podría contribuir a una mejor comprensión de los trastornos genéticos asociados a los componentes del espliceosoma menor, y potencialmente, a nuevas aplicaciones terapéuticas.
