Un nuevo estudio dirigido por Nicolás Bologna, un investigador del CSIC en el CRAG, arroja luz sobre el papel crucial de la extensión N-terminal (NTE) de las proteínas AGO, ofreciendo así nuevas perspectivas sobre los mecanismos de regulación genética relacionados con el ARN.

La proteína AGO1, abreviatura del inglés ARGONAUTE1, es crucial en el silenciamiento génico postranscripcional, un proceso clave que controla la expresión génica guiada por pequeños ARN (sRNAs). Esta proteína es esencial en todas las especies de planta, ya que carga sRNAs y regula la expresión de mRNAs objetivo, orquestando así vías cruciales durante el desarrollo de la planta y en respuesta a estreses bióticos y abióticos. El modelo vegetal Arabidopsis thaliana codifica diez proteínas AGO involucradas en diversas vías de silenciamiento génico. Aunque la mayoría de sus secuencias de aminoácidos son conservadas, sus NTEs varían en longitud y composición de aminoácidos. Esta variabilidad inspiró a los investigadores del CRAG a plantear la hipótesis de que el NTE confiere especificidad a la función reguladora de genes de la proteína AGO.

"La investigación sobre AGO1 se ha centrado principalmente en los dominios conservados; sin embargo, su NTE ha llamado la atención recientemente por sus diversas funciones regulatorias, incluyendo la localización subcelular y la carga de pequeños ARN", explicaron Andrea Martín-Merchán y Antonela Lavatelli, coautoras del estudio.

En este estudio, publicado en la revista Nucleic Acids Research, los investigadores del CRAG descubrieron un nuevo papel para el NTE de AGO1. Averiguaron que esta región interactúa con la proteína PRMT5, que cataliza la dimetilación simétrica de arginina (sDMA) en residuos específicos del NTE de AGO1. Sus hallazgos mostraron que la sDMA afecta la funcionalidad de AGO1 al alterar la carga de un subconjunto de sRNAs y remodelar el interactoma del NTE de AGO1.

Además, el estudio se extendió más allá de AGO1, revelando que la dimetilación simétrica de arginina de los NTEs es un proceso común en varias proteínas AGO de Arabidopsis, incluyendo AGO2, AGO3 y AGO5. Este análisis exhaustivo subraya la importancia de las modificaciones postraduccionales en la regulación genética asociada al ARN en plantas. Al dilucidar el papel de la metilación de arginina en las proteínas AGO y sus implicaciones en los mecanismos guiados por pequeños ARN, esta investigación mejora nuestra comprensión sobre la expresión génica en plantas.

De este modo, este estudio abre el camino para futuras investigaciones que exploren las funciones regulatorias de los NTEs en las proteínas AGO. Además, comprender el papel fisiológico de estos cambios en el interactoma de la planta supone un punto de inflexión para profundizar en el conocimiento de los mecanismos de silenciamiento génico durante el desarrollo de la planta y en respuesta a condiciones de estrés.

Artículo de referencia

Andrea Martín-Merchán, Antonela Lavatelli, Camila Engler, Víctor M González-Miguel, Belén Moro, Germán L Rosano, Nicolas G Bologna. Arabidopsis AGO1 N-terminal extension acts as an essential hub for PRMT5 interaction and post-translational modifications, Nucleic Acids Research, https://doi.org/10.1093/nar/gkae387

Sobre los autores y el estudio

A.M-M ha recibido la beca predoctoral [PRE2019-087615] financiada por MCIN/AEI /10.13039/501100011033 y por “ESF Investing in your future". C.E. recibe la beca predoctoral HORIZON-MSCA-2021-COFUND-01 rePLANT-GA101081581 financiada por la Unión Europea. La visión y opiniones expresadas son, sin embargo, las de los autores y no refleja las propias de la Unión Europea o las de la Agencia Europea Ejecutiva de Investigación (REA). Ni la Unión Europea ni la autoridad financiadora se hacen responsables de estas opiniones. B.M. ha recibido financiación de las siguientes becas posdoctorales: el “Severo Ochoa Programme’’ [SEV-2015- 0533 funded by MICIU/AEI /10.13039/501100011033, la beca [FJC2018-036091-I], financiada por MICIU/AEI /10.13039/501100011033, el programa “Beatriu de Pinós" [2019 BP 00159], financiado por la secretaría de Universidades e Investigación (Gobierno de Cataluña), y por el programa Horizon  2020 de investigación e innovación de la Unión Europea bajo la ayuda Marie Sklodowska-Curie [No 801370]. Además, este proyecto ha recibido financiación de AGOras a través de la beca posdoctoral otorgada a through B.M. por el programa H2020-MSCA-IF-2019. N.G.B. ha sido financiado por la ayuda [RYC2020-029185-], de MCIN/AEI/10.13039/501100011033 y por “ESF Investing in your future”. El proyecto que dio lugar a estos resultados ha sido financiado por la ayuda de la fundación “la Caixa” (ID100010434). El código de ayuda concedido a N.G.B. es: LCF/BQ/PI19/11690007. El proyecto que dio lugar a estos resultados ha sido financiado por la ayuda [PGC2018-101075-A- I00], financiada por MICIU/AEI/10.13039/ 501100011033 y por “ERDF A way of making Europe", la ayuda [EUR2020- 112097], financiada por  MICIU/AEI/10.13039/501100011033 y por “European Union NextGenerationEU/PRTR, el prorama SGR [2021 SGR 01066], financiado por la Direcció General de Recerca (DGR) del Departament de Recerca i Universi tats (REU)” y por el programa CERCA de la Generalitat de Catalunya. El laboratorio de N.G.B. reconoce el apoyo del programa CERCA de la Generalitat de Catalunya y del Ministerio de Ciencia e Innovación/Agencia Estatal de Investigación. (AEI), mediante el programa “Severo Ochoa Programme for Centres of Excellence in R&D” [SEV-2015- 0533] y [CEX2019-000902-S] financiado por MICIU/AEI/10.13039/501100011033.