Importancia de la metilación y sumoilación de la coilina y del factor de supervivencia de las motoneuronas en el ensamblaje del cuerpo nuclear de Cajal

Abstract

Los cuerpos nucleares de Cajal (CBs) son estructuras nucleares implicadas en la biogénesis de ribonucleoproteínas nucleares y nucleolares de pequeño tamaño (snRNPs y snoRNPs) requeridas para el procesamiento nuclear de pre-mRNAs y pre-rRNAs, respectivamente. El CB concentra la proteína coilina, un marcador molecular de esta estructura, snRNPs, el factor de supervivencia de las neuronas motoras (SNM) y las proteínas que comparte con el nucleolo Nopp140 y fibrilarina. Los CB son estructuras dependientes de transcripción, pero los mecanismos de ensamblaje molecular de estos cuerpos nucleares son poco conocidos.<br/>En este estudio se utilizan métodos de inmunofluorescencia, expresión ectópica de proteínas del CB y métodos bioquímicos para analizar la importancia de dos modificaciones postraduccionales, la metilación de la coilina y la conjugación con SUMO1 del factor SMN para el ensamblaje molecular de los CBs. Se ha utilizado la línea celular MCF7 como un modelo de hipometilación endógena debido al déficit del gen MTAP. La hipometilación de la coilina conduce al desensamblaje de los CBs y a la relocalización nucleolar de la coilina no metilada. Este efecto revierte en células transfectadas que expresan el gen MTAPwt, indicando que el grado de metilación de la coilina marca su destino nuclear.<br/>Respecto a la importancia de la sumoilación en el ensamblaje de los CBs, hemos demostrado la existencia de un subtipo de CBs que concentran SUMO1 y la conjugasa de SUMO Ubc9. En neuronas, hemos detectado la presencia de SUMO durante la fase de reformación de CBs, en la respuesta al estrés. Los experimentos de inmunoprecipitación confirman la interacción de SUMO-1 con el factor SMN y demuestran que la lisina K119, portadora de una secuencia consenso de sumoilación, es esencial para la regulación del número de CBs.

Cajal bodies (CBs) are nuclear structures involved in the biogenesis of small nuclear and nucleolar ribonucleoproteins (snRNPs and snoRNPs) required for nuclear processing of pre-mRNAs and pre-rRNAs, respectively. CBs concentrate the protein coilin, a molecular marker of this structure, snRNPs, the survival of motor neurons factor (SMN) and proteins shared with the nucleolus Nopp140 and fibrillarin. CBs are transcription-dependent structures, but the mechanisms of molecular assembly of these structures are poorly understood.<br/>In this study we used inmunofluorescence, ectopic expresion of CB proteins and biochemical methods to analyze the importance of two posttranslational modifications, methylation of coilin and conjugation of SMN with SUMO1, for the molecular assembly of CBs. The cell line MCF7 has been used as a model of endogenous hypomethylation due to the lack of MTAP gene. Coilin hypomethylation leads to the disassembly of CBs and nucleolar relocation of unmethylated coilin. This effect reverses in transfected cells expressing the gene MTAPwt, indicating that the degree of methylation of coilin directs its nuclear destination.<br/>On the importance of sumoylation in the assembly of CBs, we have demonstrated the existence of a subset of CBs which concentrate SUMO1 and the SUMO1 conjugase Ubc9. In neurons, we detected the presence of SUMO1 during the reformation of CBs in response to stress. Immunoprecipitation experiments confirm the molecular interaction of SUMO1 with SMN and demonstrate that lysine 119, carrying the SMN sumoylation consensus sequence, is essential for regulating the number of CBs.