Drosophila UNR regulates dosage compensation through modulation of RNA-protein interactions

Abstract

En Drosophila, el desequilibrio en cuanto al contenido de genes ligados al cromosoma X entre hembras (XX) y machos (XY) es corregido mediante la duplicación de la transcripción del único cromosoma X del macho. Este proceso, llamado compensación de dosis, es mediado por un ensamblaje molecular compuesto por al menos cinco proteínas (MSL1, MSL2, MSL3, MLE y MOF) y dos RNAs largos no codificantes (roX1 y roX2), llamado complejo de compensación de dosis (DCC) (Gelbart and Kuroda, 2009). La compensación de dosis requiere dos condiciones fundamentales: el reconocimiento específico del cromosoma X por el DCC, y la restricción del proceso a moscas macho. Los dos RNAs no codificantes roX1 y roX2 son esenciales para el reclutamiento correcto del DCC al cromosoma X. En moscas mutantes roX-, el patrón de unión del DCC al cromosoma X del macho está distorsionado, observándose la ausencia de DCC en el cromosoma X y su re-distribución al cromocentro y a algunos autosomas. La restricción del proceso de compensación de dosis a moscas macho se obtiene gracias a la regulación de la expresión y ensamblaje de componentes del DCC de una forma específica de sexo. La subunidad limitante del DCC es MSL2, y su expresión sólo ocurre en machos. En hembras, el mRNA que codifica para MSL2 se transcribe, pero no se traduce porque una proteína de unión a RNA específica de hembras, la proteína SXL, reprime dicha traducción (Bashaw and Baker, 1995). En ausencia de MSL2, el DCC no se forma, con lo que ambos cromosomas X de la hembra se transcriben de forma basal. Datos previos de nuestro laboratorio indican que la proteína de unión a RNA Upstream-of-N-Ras (UNR) está implicada tanto en el reconocimiento específico del cromosoma X por el DCC, como en la restricción del proceso a moscas macho (Abaza et al., 2006; Patalano et al., 2008). En esta tesis hemos estudiado los mecanismos moleculares por los que UNR actúa. A través de estudios bioquímicos y celulares hemos encontrado que, en moscas macho, UNR actúa como una chaperona del RNA no codificante roX2. La unión de UNR a roX2 produce un cambio conformacional y facilita la interacción de roX2 con la RNA helicasa del DCC, la proteína MLE. Esta serie de interacciones son importantes para la formación del complejo DCC y para la compensación de dosis. En hembras, SXL recluta UNR al extremo 3¿ no traducido del mRNA que codifica para MSL2 y, juntas, estas dos proteínas inhiben la iniciación de la traducción. Hemos identificado los elementos mínimos del mRNA necesarios para formar un complejo con SXL y UNR. Junto con los fragmentos mínimos de estas dos proteínas necesarios para la formación de un complejo estable, hemos resuelto la estructura tridimensional del complejo en colaboración con el laboratorio de Michael Sattler (Munich). El complejo muestra cómo se establecen interacciones entre los tres componentes para una unión cooperativa. Mutaciones en los resíduos de SXL y UNR importantes para la formación del complejo resultan en la incapacidad de estas proteínas de inhibir la traducción de msl2.