Papel de Rpb4/7 en la fosforilación de la RNA polimerasa II y en la formación de los bucles génicos

Abstract

Trabajo presentado por la licenciada Paula Allepuz Fuster para optar al grado de Doctora en Biología, que ha realizado el trabajo en el Instituto de Biología Funcional y Genómica (IBFG), centro mixto de la Universidad de Salamanca y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).La transcripción es uno de los procesos más regulados de la expresión génica. Dicho proceso es llevado a cabo por las enzimas denominadas RNA polimerasas (RNAP). Nuestro estudio se centra en la RNA polimerasa II. Esta enzima es la encargada de llevar a cabo la transcripción de los RNAs mensajeros y de otros RNAs no codificantes de pequeño tamaño. La RNAPII está formada por 12 subunidades denominadas Rpb1-Rpb12, siendo Rpb1 la subunidad mayor y Rpb12 la menor. Dos dominios estructurales muy importantes son el dominio carboxilo terminal (CTD) de la subunidad mayor Rpb1 y el heterodímero formador por las subunidades Rpb4/7. En Saccharomyces cerevisiae el heterodímero Rpb4/7 es un complejo muy versátil capaz de actuar como regulador en la mayoría de las etapas de la expresión génica, incluyendo la transcripción, la reparación del DNA acoplada a la transcripción, el transporte del mRNA, su degradación y su traducción. En lo que respecta al ciclo de transcripción, el heterodímero Rpb4/7 además de participar en la iniciación y en la elongación , parece ser que podría tener un papel en la terminación, influyendo en la asociación de ciertos factores de procesamiento del extremo 3’ del gen. A diferencia de la RNAPI y RNAPIII, la subunidad mayor de la RNAPII presenta un dominio carboxilo terminal (CTD) exclusivo de ésta. El CTD es esencial para la viabilidad celular, y truncaciones parciales de este o mutaciones de residuos específicos del mismo llevan a defectos en el crecimiento e incluso a la letalidad. Se trata de un dominio repetitivo y desestructurado que se extiende desde el centro catalítico de la RNAPII a una zona próxima al canal de salida del RNA naciente. El CTD está formado por una serie de repeticiones en tándem de un heptapéptido consenso. La secuencia de este heptapéptido es la siguiente: Tyr1-Ser2-Pro3-Thr4-Ser5-Pro6-Ser7. Esta secuencia consenso está presente en animales, plantas, levaduras y un gran número de protistas. El CTD sufre modificaciones postraduccionales a lo largo de la transcripción, como fosforilaciones, glicosilaciones, metilaciones, ubiquitinaciones e isomerizaciones. Las numerosas modificaciones que puede sufrir el CTD, especialmente las fosforilaciones, combinadas con el número de repeticiones que presenta, es capaz de generar un número enorme de posibles estados de fosforilación, que hacen que la fosforilación del CTD y su regulación sea extremadamente compleja. El patrón dinámico de modificaciones post-traduccionales que sufre el CTD, referidas sobre todo a las fosforilaciones en Ser2 y Ser5, se denominó por S. Buratowski como “el código del CTD”. De manera que, cada patrón de fosforilación determina un código reconocible para los factores específicos que participan a distintos niveles en la biogénesis de los transcritos de la RNAPII y en otros procesos nucleares. De este modo, el CTD actúa como una plataforma para reclutar secuencialmente factores que co-regulan y coordinan distintos procesos de la expresión génica. La realización de esta tesis doctoral se ha centrado en analizar dos objetivos clave: 1.-Determinar el papel del heterodímero Rpb4/7 en la fosforilación del CTD de la RNAPII. 2.-Determinar si la RNAPII juega un papel en la formación de los bucles génicos, y si este papel es a través de Rpb4. En ambos casos hemos concluido que la subunidad Rpb4 se encuentra implicada tanto en el proceso de modulación de la fosforilación, mediante la interacción con varias fosfatasas del ciclo, así como en el proceso de formación de los bucles génicos, proceso mediante el cual se produce la recircularización de la transcripción.Peer reviewe