El uso no óptimo de codones afecta la expresión, estructura y función de la proteína del reloj FRQQ

Área de la Ciencia:

• Biología Molecular Biología Molecular
• Cronobiología cronobiología.
• Genética La genética.

Sus antecedentes:

• El sesgo de uso de codón típicamente optimiza la eficiencia de la traducción en genes altamente expresados.
• El uso no óptimo de codones, aunque menos común, puede tener funciones reguladoras.
• La proteína Neurospora FREQUENCY (FRQ) es vital para la función del reloj circadiano.

Objetivo del estudio:

• Investigar el papel del uso de codones en la regulación de los ritmos circadianos.
• Para determinar la importancia funcional del uso no óptimo de codones en el gen frq.
• Explorar cómo el uso de codones impacta las propiedades de las proteínas FRQ y los mecanismos del reloj circadiano.

Principales métodos:

• Análisis comparativo del uso del codón en el gen frq frente a otros genes de Neurospora.
• Manipulación genética para optimizar el uso de codones en el gen frq.
• Evaluación de los fenotipos del ritmo circadiano (overt y molecular) en cepas de tipo salvaje y de codón optimizado.
• Análisis bioquímico de los niveles de proteínas FRQ, la conformación, la fosforilación y la estabilidad.

Principales resultados:

• El gen frq exhibe un uso significativo de codones no óptimos a lo largo de su marco de lectura abierto, en contraste con la mayoría de los otros genes.
• La optimización del codón de frq resultó en la completa abolición de los ritmos circadianos abiertos y moleculares.
• Los niveles de proteína FRQ aumentaron con la optimización del codón, junto con cambios inesperados en la conformación, fosforilación y estabilidad de las proteínas.
• Se observó una función deteriorada de FRQ dentro de los bucles de retroalimentación circadiana después de la optimización del codón.

Conclusiones:

• El uso no óptimo del codón del gen frq es esencial para el correcto funcionamiento del reloj circadiano de Neurospora.
• El uso de codón influye directamente no solo en los niveles de expresión de proteínas, sino también en la estructura y función de las proteínas.
• Este estudio demuestra un nuevo mecanismo en el que el uso no óptimo de codones sirve como un elemento regulador en los procesos biológicos, específicamente los ritmos circadianos.