Ligação de carona: o sistema de transporte de mRNA foi descoberto em células cerebrais

resumo: Os pesquisadores fizeram grandes avanços na compreensão de como o mRNA é distribuído nas células cerebrais. Eles descobriram que um complexo de proteínas chamado FERRY ajuda os primeiros endossomos (EEs) a transportar mRNAs para partes distantes dos neurônios.

Usando microscopia eletrônica criogênica, eles mostraram a estrutura do FERRY e como ele se liga aos mRNAs. Esses achados podem aprofundar nossa compreensão dos distúrbios neurológicos causados ​​pela falha na transferência de mRNA.

Principais fatos:

1. Descoberto por cientistas do MPI, o complexo de proteínas, FERRY, foi identificado como um componente crítico da transmissão de mRNA dentro das células cerebrais.
2. Anteriormente subestimados, os primeiros endossomos (EEs) desempenham um papel fundamental na distribuição de mRNA, atuando como transportadores de mRNA, com a ajuda de FERRY.
3. Usando microscopia crioeletrônica, os pesquisadores revelaram a estrutura complexa de FERRY e sua nova via de ligação ao RNA que está implicada em certos distúrbios neurológicos.

fonte: Instituto Max Planck

Equipes dos institutos MPI em Dresden, Dortmund, Frankfurt am Main e Göttingen unem forças para obter a primeira evidência de um complexo proteico envolvido na transmissão do RNA mensageiro nos neurônios..

Longe, tão perto!

“Essas publicações fornecem um grande avanço na elucidação dos mecanismos subjacentes à distribuição de mRNA nas células cerebrais”, diz Marino Zerial. As células produzem proteínas vitais usando mRNA como modelo e ribossomos como impressoras 3D.

No entanto, as células cerebrais têm um desafio logístico a superar: uma forma de árvore com galhos que podem se estender por centímetros no cérebro.

“Isso significa que milhares de mRNAs teriam que ser transportados para longe do núcleo, algo como um esforço logístico para abastecer adequadamente os supermercados de um país inteiro”, diz Jan Schumacher, primeiro autor do estudo.

Até agora, os pesquisadores atribuíam o papel do transportador a compartimentos esféricos dentro da célula, chamados de endossomos latentes. No entanto, os cientistas do MPI argumentam que uma forma diferente de compartimentos, chamados endossomos iniciais (EEs), também são adequados como portadores de mRNA, devido à sua capacidade de viajar em ambas as direções ao longo das redes de estradas intracelulares.

Na primeira publicação, liderada por Marino Zerial do MPI em Dresden, os cientistas descobriram a função de um complexo de proteínas que eles chamaram de FERRY (cinco subunidades endossomais Rab5 e RNA/ribossomo intermediário).

Nos neurônios, o FERRY se liga aos EEs e age de forma semelhante a um cinto de conexão durante a transmissão: ele interage diretamente com o mRNA e o transporta para os EEs, que se tornam transportadores logísticos para o transporte e distribuição do mRNA nas células cerebrais.

Detalhes intrincados

Mas como o FERRY se relaciona com o mRNA? Foi quando o kit de Stefan Raunser do MPI Dortmund entrou em jogo.

Na segunda publicação, Denise Quentin et al. A microscopia crioeletrônica (crio-EM) foi usada para inferir a estrutura e as características moleculares de FERRY que permitem que o composto se ligue a EEs e mRNAs.

O novo modelo atômico 3D de FERRY, com uma resolução de 4 Ångstroms, mostra um novo modo de ligação de RNA, que inclui domínios em espiral. Os cientistas também explicaram como certas mutações genéticas afetam a capacidade de FERRY de se ligar ao mRNA, levando a distúrbios neurológicos.

“Nossa pesquisa estabelece as bases para uma compreensão mais abrangente dos distúrbios neurológicos causados ​​pela falha no transporte ou distribuição do mRNA, o que também pode levar à identificação de alvos terapeuticamente relevantes”, diz Raunser.

Sobre esta notícia de genética e neurociência

autor: Johann Jarzombek
fonte: Instituto Max Planck
comunicação: Johann Jarzombek – Instituto Max Planck
foto: Imagem creditada a Neuroscience News

Pesquisa original: acesso livre.
“Base estrutural para a ligação do mRNA pelo complexo efetor FERRY Rab5 humanoPor Stephan Raunser et al. célula molecular

um resumo

Base estrutural para a ligação do mRNA pelo complexo efetor FERRY Rab5 humano

Destaques

• Ferry liga mRNA a endossomos iniciais no transporte de longo alcance de transcritos
• Estrutura única semelhante a sinapse do complexo efetor FERRY Rab5 pentamérica
• A complexa interface de ligação ao RNA inclui principalmente os domínios flexíveis em espiral do Fy-2
• Mutações associadas a distúrbios neuronais prejudicam o agrupamento de Rab5 e FERRY

resumo

O complexo efetor FERRY Rab5 pentase é uma ligação molecular entre mRNA e endossomos iniciais na distribuição intracelular de mRNA.

Aqui, definimos a arquitetura crio-EM humana. Ele revela uma estrutura única semelhante a uma sinapse, diferente de qualquer estrutura conhecida de efetores de Rab.

Uma combinação de estudos funcionais e mutacionais revela que, embora a bobina enrolada C-terminal do Fy-2 sirva como uma região de ligação para Fy-1/3 e Rab5, tanto a bobina enrolada quanto o Fy-5 concordam em se ligar ao mRNA.

Mutações que causam truncamento de Fy-2 em pacientes com distúrbios neurológicos prejudicam a ligação de Rab5 ou a montagem do complexo FERRY. Assim, o Fy-2 atua como um hub de ligação que conecta todas as cinco subunidades complexas e medeia a ligação do mRNA e a internalização precoce via Rab5.

Nosso estudo fornece informações mecanísticas sobre o transporte de mRNA de longa distância e demonstra que a estrutura especial de FERRY está intimamente relacionada a um modo não descrito anteriormente de ligação de RNA, que inclui domínios em espiral.