En C. elegans, la proteína SID1 desempeña un papel fundamental en el proceso sistémico de interferencia del ARN al facilitar el transporte de ARN bicatenario extracelular al citoplasma. Anteriormente, el grupo de Chen-Yu Zhang ya había demostrado que el miARN vegetal intacto que se encuentra en las fuentes alimenticias se absorbe a través del sistema digestivo de los mamíferos y media la regulación genética entre estados. Las proteínas de la familia transmembrana SID-1 de mamíferos, a saber, SIDT1 y SIDT2, han atraído una atención considerable debido a su papel en facilitar la adquisición de pequeños ARN exógenos reguladores, como los pequeños ARN de interferencia (siRNA) y los microRNA derivados de plantas (miRNA). En particular, los estudios que utilizan SIDT1 deficiente (Sidt1-/-) modelos de ratón revelaron que en las células de la fosa gástrica, SIDT1 facilita la absorción celular de miARN de la dieta. Aunque la evidencia acumulada demuestra la participación de las proteínas transmembrana de la familia SID-1 en la mediación de la captación de ácido nucleico, quedan dudas sobre los mecanismos estructurales y moleculares precisos que subyacen a cómo estas proteínas activan la captación de ARN pequeños exógenos, particularmente en condiciones de pH bajo.
En el presente estudio, los investigadores determinaron las estructuras crio-EM de SIDT1 y SIDT2 humanos, revelando su arquitectura general como dímeros con notable similitud estructural. Los dominios extracelulares (ECD) y los dominios transmembrana (TMD) contribuyen a la formación de dímeros. En particular, el estudio destacó la existencia de SIDT1 y SIDT2 en estados diméricos o oligoméricos de orden superior, lo que sugiere que los TMD desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de estos conjuntos diméricos in situ. Además, los ECD de SIDT1 y SIDT2 pueden unirse eficientemente a ARN pequeños de manera dependiente del pH. En condiciones ácidas, los ECD mostraron una mayor afinidad de unión por los ARN pequeños, lo que desencadenó una oligomerización de orden superior de los ECD. La importancia de este estudio radica en desentrañar las bases moleculares de la captación de ARN por parte de SIDT1 y SIDT2. Comprender la unión del ARN dependiente del pH y la oligomerización de SIDT1 y SIDT2 puede proporcionar información sobre su regulación funcional, particularmente en el microambiente ácido donde se localizan predominantemente.
Este trabajo es importante por las siguientes razones:
1. Este estudio presenta una caracterización integral de las características arquitectónicas de SIDT1 y SIDT2 humanos, que existen como dímeros in vitro y forman dímeros u oligómeros de orden superior en su entorno natural.
2. Los ECD de SIDT1 y SIDT2 pueden unirse eficientemente a ARN pequeños en condiciones ácidas, lo que sugiere un mecanismo dependiente del pH para la unión y absorción del ARN. Este hallazgo anula afirmaciones anteriores de SIDT1ECD y SIDT2ECD Sólo puede unirse a ARN bicatenarios largos (>100 pb).
3. Este estudio destaca el papel del ARN en la inducción de la oligomerización de ECD en condiciones ácidas, arrojando luz sobre la importancia potencial de la oligomerización en su proceso de absorción de ARN.
4. Este estudio presenta un modelo en el que la oligomerización inducida por ácidos nucleicos forma un supercomplejo de transporte de ARN que involucra a otros socios en condiciones de pH bajo.
«Las proteínas de la familia transmembrana SID-1 se identificaron por primera vez como transportadores de ácidos nucleicos. Sin embargo, las regiones ECD funcionan como nuevas proteínas de unión a ácidos nucleicos, lo que plantea la hipótesis de que estas proteínas funcionan como proteínas de unión a ARN unidas a membranas». Dijo Chen-Yu Zhang. «Nuestro estudio destaca el papel del ARN en el desencadenamiento de la oligomerización del ECD en condiciones ácidas. Además, proponemos que la actividad de la fosfolipasa en el TMD puede influir en la fluidez del sistema de membrana celular, arrojando luz sobre la importancia potencial de la oligomerización en el proceso de absorción del ARN. «. Añadió Xiaoyun Ji.
Los investigadores de este proyecto son Le Zheng, Tingting Yang, Hangtian Guo, Chen Qi, Yuchi Lu, Haonan Xiao, Yan Gao, Yue Liu, Yixuan Yang, Mengru Zhou, Henry C. Nguyen, Yun Zhu, Fei Sun, Chen-Yu. Zhang, Xiaen G, Laboratorio Nacional Clave de Biotecnología Farmacéutica, Facultad de Ciencias de la Vida, Centro de Innovación en Química y Biomedicina (Kembic), Instituto de Inteligencia Artificial, Centro de Biomedicina S para Biofísica Excel, Academia de Ciencias de China, Beijing, Academia de Ciencias de China, Beijing , Instituto de Estudios Inmunoquímicos Avanzados de Shanghai y Escuela de Ciencias de la Vida y Tecnología, Universidad Tecnológica de Shanghai, Centro de Ensayos e Investigación Clínica de Shanghai, Shanghai, Centro de Investigación para Ingeniería de Proteínas y Medicina de Péptidos, Ministerio de Educación, China.
Este trabajo fue apoyado por el Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave de China (2018YFA0507103), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (No.32270139), el Programa de Investigación de Prioridad Estratégica de la Academia de Ciencias de China (XDB.37040102). , Programa Nacional Clave de Investigación y Desarrollo (2021YFA1301500), Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (No.32071187), Programa Nacional Clave de Investigación y Desarrollo (2019YFA0904101), Programa para Talentos y Emprendedores Innovadores en Jiangsu y Fondos para Universidades Centrales de Investigación Fundamental.
Zheng et al .: «Estructuras crio-EM de proteínas de la familia transmembrana humana SID-1 e implicaciones para su actividad de transporte de ARN dependiente de pH bajo».
Publicado en Cell Research, 6 de noviembre de 2023.
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