Cómo los ribosomas colaboran con NAC para etiquetar proteínas destinadas al anclaje en membranas

La N-glicin miristoilación —la unión de un ácido graso de 14 carbonos al extremo N-terminal de proteínas recién sintetizadas— es fundamental para que las proteínas puedan acoplarse reversiblemente a las membranas celulares y participar en la señalización, las respuestas al estrés y la función inmunitaria. Esta modificación es llevada a cabo cotraduccionalmentte por las N-miristoyltransferasas (NMT1 y NMT2), enzimas que deben actuar mientras la proteína todavía está siendo ensamblada en el ribosoma. La desregulación específica de NMT2 se ha vinculado con la hipertrofia cardíaca y la insuficiencia cardíaca —con cardiomiocitos de pacientes que muestran reducciones de hasta un 60% en los niveles de NMT2—, así como con ciertos tipos de cáncer. A pesar de su importancia biomédica, el mecanismo molecular por el cual NMT2 es reclutada hacia los ribosomas y accede a los sustratos nacientes permanecía desconocido.

Para abordar esta brecha, Zdancewicz y sus colegas confirmaron en primer lugar, mediante centrifugación en gradiente de sacarosa en células HEK293, que NMT2 co-localiza con fracciones ribosomales en células humanas vivas. Posteriormente realizaron ensayos de unión in vitro con ribosomas humanos purificados y demostraron que NMT2 se une directamente a los ribosomas, con una unión aproximadamente duplicada en presencia del complejo asociado a la cadena polipeptídica naciente (NAC) heterodimérico. Empleando complejos ribosoma-cadena naciente (RNCs) cargados con diferentes longitudes de MARCKS —un sustrato específico de NMT2—, el equipo encontró que la unión de NMT2 fue relativamente consistente a lo largo de las distintas longitudes de la cadena naciente, con un pico moderado a las 74 aminoácidos, la longitud seleccionada para los estudios estructurales.

La pieza central del estudio es una estructura de cryo-EM de alta resolución del complejo ternario RNC:NMT2:NAC. La estructura revela que NMT2 y NAC forman juntos un canal extendido directamente continuo con el túnel de salida del polipéptido ribosomal, guiando físicamente la cadena naciente desde el túnel hasta el bolsillo catalítico de NMT2. De manera destacable, la densidad de cryo-EM muestra los primeros nueve aminoácidos del sustrato MARCKS ubicados en el sitio catalítico, con cadenas laterales visibles e interacciones electrostáticas entre los residuos del sustrato y NMT2. La densidad de la coenzima A también se resuelve en el sitio activo, capturando un estado intermedio de la reacción.

La estructura también revela una grapa de RNA ribosomal previamente no apreciada: la hélice 59 del rRNA 28S se enrolla alrededor de NMT2 para anclarla en la superficie ribosomal, orientando su sitio catalítico hacia la salida del túnel. La cola C-terminal de NACβ establece contactos directos con NMT2, y experimentos de truncamiento confirmaron que dicha cola es necesaria para el reclutamiento eficiente de NMT2. De manera similar, la cola N-terminal de NMT2 contribuye a la unión al ribosoma, y su deleción reduce la asociación. Los extensos contactos entre NMT2, NAC y múltiples proteínas ribosomales (incluyendo uL22, uL24 y eL39) estabilizan aún más el complejo.

Estos hallazgos establecen a NAC como coordinador maestro que recluta secuencialmente a la metionina aminopeptidasa (que escinde la metionina iniciadora para exponer la glicina) y luego a NMT2 hacia el ribosoma, garantizando una modificación cotraduccional ordenada. El esquema mecanístico aquí proporcionado abre vías para el diseño de fármacos guiado por estructura que apunten a las interacciones NMT2-ribosoma en enfermedades cardíacas y cáncer, y plantea interrogantes sobre cómo NMT1 y NMT2 compiten o cooperan por sustratos en diferentes tejidos.