Las proteínas de unión a telómeros (también conocidas como TERF , TRBF , TRF ) funcionan para unirse al ADN telomérico en varias especies. En particular, la proteína de unión a telómeros se refiere al factor de unión de repetición de TTAGGG-1 ( TERF1 ) y al factor de unión de repetición de TTAGGG-2 ( TERF2 ). [1] Las secuencias de telómeros en humanos están compuestas por secuencias TTAGGG que brindan protección y replicación de los extremos de los cromosomas para prevenir la degradación. Las proteínas de unión a los telómeros pueden generar un bucle en T para proteger los extremos de los cromosomas. [2]Las TRF son proteínas de doble hebra que se sabe que inducen la flexión, la formación de bucles y el emparejamiento del ADN, lo que ayuda a la formación de bucles en T. Se unen directamente a la secuencia repetida de TTAGGG en el ADN. [3] También hay regiones subteloméricas presentes para la regulación. Sin embargo, en los humanos, hay seis subunidades que forman un complejo conocido como refugio . [4]
Estructura
Hay seis subunidades que forman el complejo de proteínas de unión a telómeros conocido como refugio : TERF1 , TERF2 , POT1 , TIN2 , RAP1 y TPP1 . Tanto TERF1 como TERF2 se unen a las secuencias repetidas teloméricas en la región dúplex del genoma in vivo . Las proteínas de unión al ADN incluyen TERF1, TERF2 y POT1, que tienen secuencias específicas que alteran la afinidad de unión o los mecanismos reguladores. [5] TIN2, RAP1, TPP1 son proteínas adaptadoras que influyen en los complejos de señalización. [6]
Ambos TRF son proteínas homodímeras separadas , similares al motivo Myb hélice-giro-hélice con pliegues de unión al ADN en el extremo C-terminal. [7] Existen regiones altamente conservadas ubicadas en el centro con relación a la formación de homodímeros. [8] Sin embargo, difieren en el N-terminal ya que TERF2 contiene un motivo básico mientras que TERF1 es ácido, por lo que no se dimerizan. Hay una curva angular de 120˚ en TERF1 cuando se une al sitio telomérico. [7]
Función
El complejo reconoce las secuencias teloméricas TTAGGG, lo que indica el final de un cromosoma. [5] Las proteínas de unión a los telómeros funcionan para generar un bucle en T, que es una estructura de bucle especializada para cubrir los extremos teloméricos. La actividad de la telomerasa está regulada por la protección de los telómeros 1 (POT1). [9] Sirven como una protección contra la degradación prematura, ya que los extremos de los telómeros ya no están ocultos para la detección de daños. Las proteínas de unión a los telómeros que no están presentes pueden hacer que los telómeros expuestos experimenten una respuesta de reparación del ADN, habiendo identificado erróneamente los extremos como una rotura de doble hebra. [5] [6] Esto se debe al voladizo de 3 ', que se acorta gradualmente con el tiempo. Se produce un proceso conocido como destapamiento , en el que el complejo de abrigo se disocia del telómero cuando se encoge a una longitud crítica. [6]
TERF1
TERF1 está presente durante todas las etapas del ciclo celular, actuando como un regulador negativo en conjunto con TERF2 en contraste con la telomerasa. [8] Su función principal parece observarse en el control de la longitud de los telómeros mediante la inhibición de la telomerasa. Por tanto, la eliminación de TERF1 conducirá a un aumento de la longitud de los telómeros. [8] TERF1 puede reducir la accesibilidad de la telomerasa hacia el final de la longitud del ADN, lo que resulta en su inhibición. Puede haber posibles modificaciones posteriores a la traducción de TERF1 al agregar ribosa para inducir la regulación de la telomerasa. Después del alargamiento del telómero, TERF1 se vuelve a ensamblar para formar una estructura de bucle en T inaccesible. [10]
Tiene homología con los factores de transcripción Myb ya que el complejo proteína-ADN requiere ambas repeticiones Myb. TERF1 se une cerca del extremo N en un dominio altamente conservado para formar una interacción de homodímero. Dado que TERF1 dobla el sitio telomérico, puede ser un paso crítico para que los telómeros funcionen correctamente para mantener su longitud. [7] TERF1 también sirve para evitar que las estructuras secundarias problemáticas obstaculicen la progresión al interactuar con la helicasa para desenrollarse sin obstrucciones. [4]
TERF2
TERF2 es un homólogo de TERF1, que exhibe muchas similitudes funcionales y bioquímicas. TERF2, como TERF1, tiene alguna relación con el motivo de unión al ADN Myb. Sirve como un regulador negativo secundario, ya que la sobreexpresión de TERF2 produce un telómero acortado. [8] TERF2 también puede ocultar los extremos del telómero para evitar la detección por degradación. [5] Hay más conservación entre especies en TERF2 posiblemente debido a un mayor riesgo de senescencia cuando muta. [11]
TERF2 se une directamente a la secuencia de ADN, formando una estructura de bucle en T. [12] Por lo tanto, TERF2 juega un papel en la inducción de la formación de bucles al plegar la secuencia 3 'TTAGGG de nuevo en la secuencia dúplex. [8] Cuando se elimina, se puede observar la degradación de los salientes teloméricos 3 '. Sin embargo, esto requiere el trabajo de reparación por escisión de la exonucleasa ERCC1 / XPF, por lo que la inhibición de TERF2 por sí sola no necesariamente conduce a un acortamiento inmediato. Tras la eliminación de TERF2, hay una co-localización con TERF1 con la asociación de factores de respuesta al daño del ADN. [12] En condiciones normales de celda, se sabe que TERF2 suprime la vía ATM, sin embargo, cuyos mecanismos no están claros en la actualidad. [4]
Interacciones
Shelterin subunidades complejas
TERF1 y TERF2 tienen roles particulares que se sabe que están asociados con otras subunidades dentro del complejo de refugio. Interactúan con TIN2 para reclutar la unión TPP1 al permitir que TIN2 forme un puente. Como resultado, sigue una cascada de interacciones mediante el reclutamiento de POT1 y RAP1 y el complejo de refugio se completa para proteger y regular los extremos teloméricos. [4]
TERF2 requiere estabilización para su correcto funcionamiento mediante la interacción de TERF1 y TIN2. Esto sugiere que una deficiencia en cualquiera de las tres proteínas anteriores conducirá a una célula disfuncional. [12] A pesar de ser un regulador negativo de la telomerasa, actualmente no se conocen efectos de los TRF sobre la expresión de la telomerasa. [8]
Factores de respuesta a daños
Cuando TERF2 está ausente o no funciona, la ATM quinasa se activa en los extremos del cromosoma para desencadenar una respuesta al daño del ADN , similar a una respuesta a una rotura de doble hebra. Esto luego reclutará factores de respuesta al daño como H2AFX y 53BP1 cuando los telómeros se acortan y desprotegen. [4] [12] Tras la activación de ATM quinasa, p53 se activa para inducir la detención del ciclo celular e iniciar la apoptosis . Además, la detección de daños mediará la unión de extremos no homólogos (NHEJ) , produciendo una fusión de extremo a extremo de roturas de doble hebra. Sin embargo, aún no se sabe cómo los telómeros pueden detectar la presencia de daño. [12]
Vía NER
TERF2 también tiene implicaciones en la vía de reparación por escisión de nucleótidos (NER) basada en experimentos en ratones K5-Terf2. [13] Se sugiere que las personas con telómeros críticamente cortos son más propensas al cáncer de piel a través de la exposición a los rayos UV. [5] Como resultado, TERF2, con funciones en los controles de la longitud de los telómeros, puede afectar la reparación del daño de los rayos UV. Por ejemplo, XPF nucleasa, un componente de NER, se localiza en los telómeros cuando se desencadena la respuesta de reparación del daño. La presencia de TERF2 inicia entonces la actividad de XPF que conduce a la escisión de los extremos teloméricos provocando una reducción en la longitud. [13]
Implicaciones clínicas
Tumores de piel
TERF2 puede desempeñar un papel en los cánceres, ya que se ha demostrado que su expresión aumenta en tumores humanos. Un estudio de tumores realizado en ratones indujo la sobreexpresión de TERF2 en la piel. Cuando se expuso a la luz, observaciones notables mostraron hiperpigmentación y tumor de piel similar al síndrome humano xeroderma pigmentoso . Encontraron telómeros significativamente más cortos con una mayor inestabilidad del cromosoma general al analizar las células. El acortamiento de los telómeros se atribuyó a XPF, una nucleasa reparadora de escisión, con un vínculo con TERF2 que causa inestabilidad genómica. [13]
Cáncer oral
El cáncer oral también tiene un vínculo con las proteínas de unión a los telómeros, en particular con TERF2. La sobreexpresión de TERF2 ha sido una similitud notable entre pacientes con neoplasias malignas orales en humanos. De manera similar a las células dañadas por los rayos UV, hubo una inestabilidad genómica general que condujo a la destapación de los extremos teloméricos. El desequilibrio de TERF2 y telomerasa tiene implicaciones significativas en los mecanismos de inducción de cáncer. Al dirigirse a las proteínas de unión a los telómeros que sirven para proteger los extremos, puede resultar fructífero en futuras terapias con medicamentos. [10]
Referencias
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