¿Cómo funciona un riboswitch?

Comencemos con un poco de fondo

Los riboswitches son elementos reguladores de ARN que generalmente se encuentran en la región 5 ‘no traducida del ARNm y se encuentran casi exclusivamente en bacterias. Su trabajo es responder a los niveles cambiantes de pequeñas moléculas específicas (ligandos) y activar o desactivar los genes que lo siguen cuando el ligando está presente a una cierta concentración.

Un riboswitch dado se puede dividir en dos partes: el dominio del aptámero y la plataforma de expresión (ver imagen a continuación). El aptámero es la parte del riboswitch que se une a la molécula pequeña; la plataforma de expresión controla si los genes están expresados ​​o no.

De acuerdo, entonces, ¿cómo funciona un riboswitch?

La idea principal detrás de un riboswitch es que dentro de la plataforma de expresión hay dos hélices mutuamente excluyentes. Esto significa que si se forma una hélice, la otra no se puede formar (generalmente porque se superponen entre sí). Lo que termina sucediendo es que una de estas hélices es naturalmente más estable y se formará cuando no haya ligando presente. Sin embargo, cuando el ligando está presente y se une al aptámero, el ARN se reordena de una manera que estabiliza a la otra hélice en la plataforma de expresión.

Lo que se lleva es que se formará una hélice en ausencia de ligando y se formará una diferente en presencia de ligando. Dependiendo de cuál de estas hélices esté presente en un momento determinado, se determina si el gen corriente abajo se produce o no.

De acuerdo, pero ¿ cómo se forma una expresión de gen de cambio de hélice diferente?

Wellll, depende del riboswitch. Existen algunos mecanismos diferentes que utilizan riboswitches para controlar la expresión génica, pero dos son realmente comunes. Vamos a centrarnos en estos.

Control transcripcional

Ejemplo de un interruptor de ON transcripcional .

Los riboswitches controlados transcripcionalmente determinan si un gen se transcribe o no (de ahí el nombre). Para estos riboswitches, una de las dos hélices es una horquilla de terminación. ( Nota al margen: una hélice de terminación es una hélice con muchos pares de bases de GC seguidas por una serie de 6-8 U ) . Cuando se forman las hélices de terminación, hacen que la ARN polimerasa deje de transcribir ARN. Si esto sucede, entonces el gen que sigue al riboswitch nunca se transcribe en mRNA y, por lo tanto, no se puede traducir en una proteína.

Para los interruptores ON, la hélice terminadora se forma en ausencia de ligando, pero NO se forma cuando el ligando está presente y está unido por el aptámero. Entonces, el ARNm que contiene el gen solo se fabrica en presencia de ligando.

Lo contrario sucede con los interruptores de apagado.

Control traslacional

Para riboswitches controlados por traducción, el gen completo se transcribe primero en mRNA y el riboswitch decide si se produce o no la traducción. Para estos riboswitches, una de las dos hélices en su plataforma de expresión hace que el sitio de unión ribosómica (RBS) se vuelva inaccesible. El RBS le dice al ribosoma dónde se encuentra el comienzo de una proteína. Así que secuestrando evita que el ribosoma se una y, como resultado, el gen corriente abajo nunca se produce.

Para los interruptores ON, el RBS se secuestra en ausencia de ligando y se vuelve accesible en presencia de ligando.

Nuevamente, es lo opuesto para los interruptores de apagado

Nota: Intentaré volver y actualizar esto con más cifras más adelante, pero esto tendrá que hacer por ahora