Los investigadores encontraron que una mutación en la proteína ribosomal RPL3L, expresada solo en el corazón y el músculo esquelético, reduce la contractilidad cardíaca en ratones. El equipo descubrió que a medida que el mutante RPL3L lee el ARNm, retrasaría la traducción de los aminoácidos prolina y alanina. Este retraso hizo que los ribosomas chocaran a lo largo del ARNm, lo que resultó en proteínas mal plegadas que se eliminarían de la célula. Si bien la deficiencia alteró la dinámica de traducción para todo el tejido, sus efectos fueron más pronunciados para la contracción del músculo cardíaco relacionada con las proteínas. Crédito: Universidad de Kyushu/Laboratorio Nakayama
Un equipo de investigadores ha descubierto que una mutación en una proteína ribosómica que se encuentra específicamente en el corazón y el músculo esquelético provoca una alteración de la contractilidad cardíaca en ratones.
Se descubrió que la mutación retrasa la tasa de traducción del ARNm, lo que provoca que los ribosomas colisionen y provoquen anomalías en el plegamiento de las proteínas. Las proteínas anormales luego serían atacadas y degradadas por el sistema de control de calidad de la célula. Además, mientras que la deficiencia en la proteína ribosómica, conocida como RPL3L, alteró la dinámica de traducción de todo el tejido, sus efectos fueron más pronunciados para las proteínas relacionadas con la contracción del músculo cardíaco.
El estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza, arroja nueva luz sobre la dinámica de una molécula tan fundamental como un ribosoma. Además, dado que se han encontrado deficiencias en el gen RPL3L en humanos con miocardiopatía y fibrilación auricular, el equipo espera que sus nuevos hallazgos puedan conducir a futuros tratamientos.
Para que las células produzcan las proteínas y moléculas que hacen que el cuerpo funcione, el ADN se transcribe en ARN mensajero, o ARNm, que luego se usa como modelo para unir los aminoácidos y construir una proteína. En el corazón del proceso de construcción de proteínas se encuentra el ribosoma, que lee el ARNm y traduce ese código en proteínas.
El ecocardiograma de ratones mutantes RPL3L en comparación con ratones de control muestra que los ratones knockout tienen una diferencia más pequeña entre LVDd y LVDs, lo que indica una contractilidad cardíaca reducida. Crédito: Universidad de Kyushu/Laboratorio Nakayama
Debido a su función fundamental, los ribosomas se encuentran dentro de todas las células y se pensaba que eran generalmente iguales. Sin embargo, estudios recientes han revelado la existencia de diferencias en las estructuras ribosómicas.
«Se ha demostrado que estas diferencias en una estructura ribosomal conducen a la especificidad de la traducción. Por ejemplo, algunos ribosomas son mejores para producir proteínas que controlan el metabolismo o el ciclo celular. Es un nuevo concepto llamado Heterogeneidad Ribosomal», explica Keiichi I. Nakayama de Kyushu. Instituto Médico de Biorregulación de la Universidad que dirigió el estudio. «Hicimos la hipótesis de que esta heterogeneidad existe entre los tejidos. Después de la detección de proteínas ribosómicas específicas de tejido, encontramos una que solo se expresaba en el corazón y el músculo esquelético: RPL3L».
Para dilucidar la función de RPL3L, el equipo estudió los corazones de ratones con un gen RPL3L mutado. Como era de esperar, el análisis ecocardiográfico mostró que tenían contractilidad cardíaca reducida. Su siguiente paso fue estudiar por qué exactamente esta mutación condujo a tal condición. Resultó que la mutación RPL3L estaba causando un «atasco de tráfico de traducción» para las proteínas críticas para la función cardíaca adecuada.
El análisis del equipo reveló que los corazones con deficiencia de RPL3L exhibían tasas de traducción retrasadas en los codones de prolina y alanina en el ARNm. Este «atasco de tráfico de traducción» resultó en proteínas mal plegadas que serían eliminadas por el sistema de control de calidad de la célula. Se descubrió que muchos de los genes con tasas de traducción anormales estaban relacionados con la contracción del corazón. Crédito: Universidad de Kyushu/Laboratorio Nakayama
«Descubrimos que el mutante RPL3L retrasaría la traducción de los codones de prolina y alanina en el ARNm. Este retraso provocó que los ribosomas chocaran, lo que provocó que las proteínas no se plegaran correctamente», continúa Nakayama. «Las proteínas mal plegadas luego serían eliminadas de la célula por su sistema de control de calidad. Más importante aún, muchas de las proteínas mal plegadas estaban involucradas en la contracción cardíaca».
El equipo espera que al profundizar nuestra comprensión de la dinámica de traducción de ribosomas como RPL3L, puedan comprender mejor cómo sus mutaciones genéticas, que se encuentran en pacientes con miocardiopatía dilatada y fibrilación auricular, pueden provocar enfermedades cardíacas.
«Estamos desarrollando nuevos conocimientos en el campo de la biología y la medicina todos los días, incluso en algo tan fundamental como los ribosomas. Estoy emocionado de ver lo que encontraremos a continuación», concluye Nakayama.
Más información:
Chisa Shiraishi et al, los ribosomas que contienen RPL3L determinan la dinámica de elongación de traducción requerida para la función cardíaca, Comunicaciones de la naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-37838-6
Proporcionado por la Universidad de Kyushu
Citación: La mutación en la proteína ribosomal en el corazón y el músculo esquelético conduce a una contractilidad cardíaca alterada en ratones (19 de mayo de 2023) recuperado el 19 de mayo de 2023 de https://medicalxpress.com/news/2023-05-mutation-ribosomal-protein-heart- esquelético.html
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