Multe activități biochimice de bază – replicarea ADN-ului, traducerea și maturarea tRNA-ului – trebuie să aibă loc atât în mitocondrii, cât și în alte părți ale celulei. Mai multe soluții evolutive pentru localizarea acestor activități biochimice esențiale au apărut, cum ar fi dublarea genelor și paralogii specifici organelor. O altă soluție, producerea de isoforme proteice, este o parte codificată a fiecărui curs de Biologie 101.
Producția de isoforme proteice este atribuită în principal aranjamentelor diferite ale ARNm-ului generate prin sudare și promotori alternativi. Acest studiu investighează o strategie de diversificare complementară a isoformelor, în care o secvență unică de ARNm poate produce mai multe proteine funcțional distincte prin inițierea traducerii la diferite coduri de start. Mai mult de 50% din ARNm-uri produc mai mult de un produs proteic. Această abordare este esențială pentru generarea semnalelor de direcționare mitocondrială codate la extremitățile N ale proteinelor prin inițieri alternative în amonte sau în aval, care pot modifica localizarea subcelulară prin adăugarea, eliminarea sau mascarea acestor semnale.
Utilizând profilarea ribozomală în celule umane, cercetătorii au mapat inițierea traducerii la nivel de genom și au identificat mii de site-uri alternative de start care generează prelungiri sau tăieturi N-terminale la peste două mii de gene. Prognozele de localizare computatională și experimentele directe de etichetare fluorescentă au arătat că o fracțiune semnificativă din aceste isoforme alternative se localizează diferit față de proteinele notate. Multe dintre aceste isoforme dual-localizate sunt distinse de faptul că unele sunt tăiate și rămân citosolice, în timp ce altele sunt prelungite și câștigă semnale de direcționare, intrând în mitocondrii. În plus, unele prelungiri „mască” un peptide de direcționare mitocondrial existent, determinând proteina să fie trimisă în altă locație, cum ar fi nucleul sau nucleolul.
Studiul documentează mai multe soluții evolutive pentru producerea de isoforme alternative: scanarea ribozomului imperfectă, site-uri alternative de început al transcripției care elimină inițierile în amonte și – în unele linii evolutive – dublarea genelor producând paralogi specializați pentru diferite compartimente. Analizele filogenetice au relevat conservarea multor isoforme dual-localizate.
Senior Editor RevistaSanatatii.ro. Pasionat de lifespan, fan David Sinclair.
