El papel de WTAP en la regulación de la respuesta inmune

Nuestro sistema inmunológico tiene varias maneras de protegernos de invasores dañinos como virus y bacterias. Una de las primeras maneras en que lo hace es a través de la inmunidad innata. Este es un tipo de defensa que actúa rápido y usa varias moléculas de señalización. Una de las señales más importantes es una proteína llamada Interferón tipo I (IFN). Cuando un virus ataca, nuestro cuerpo comienza a producir IFN, lo que ayuda a nuestras células a luchar contra la infección.

A medida que nuestro sistema inmunológico responde, es crucial que esta respuesta no se descontrole. Demasiada señalización puede ser dañina, así que el sistema inmunológico tiene maneras de regular y equilibrar su respuesta a los patógenos. Investigaciones recientes han demostrado que varios cambios químicos en las proteínas de señalización pueden ayudar a controlar cómo funciona el interferón tipo I. Algunos de estos cambios implican agregar o eliminar pequeños grupos químicos de las proteínas, lo que puede cambiar su funcionamiento.

Una área que aún no se comprende completamente es cómo los cambios químicos en las moléculas de ARN -específicamente la metilación en una posición llamada N6 (a menudo escrita como M6A)- impacta nuestra respuesta inmune. M6A es una modificación común que ocurre en el ARN mensajero (mRNA), la molécula que lleva información del ADN para que se puedan producir proteínas.

#¿Qué es m6A y por qué es importante?

M6A es la forma más común en que el mRNA se modifica químicamente después de ser creado. El proceso que agrega las modificaciones m6A involucra un grupo de proteínas llamado complejo metiltransferasa (MTC). Componentes importantes en este proceso incluyen proteínas como WTAP, METTL3 y METTL14. Cuando se añade m6A al mRNA, puede influir en varias actividades celulares, incluyendo cuánto tiempo permanece el mRNA, qué tan bien se traduce en proteína y cómo se empalma.

Se ha demostrado que las modificaciones m6A tienen muchos efectos en hormonas, células madre, ritmos circadianos e incluso en la respuesta inmune. En particular, las modificaciones m6A en el mRNA de IFN-β (un tipo de interferón) pueden afectar cuán bien nuestro cuerpo puede responder a infecciones virales. Algunos hallazgos indican que ciertos cambios m6A pueden acelerar la producción de proteínas que combaten virus, mientras que otros pueden estabilizar el mRNA de proteínas responsables de activar respuestas inmunes.

Sin embargo, el papel exacto de m6A en la regulación de nuestra respuesta inmune, especialmente relacionado con el interferón tipo I, aún no se ha explicado completamente.

#El papel de WTAP en la modificación de m6A

Se ha descubierto que WTAP, una parte importante del complejo metiltransferasa, pasa por una transición de fase. Esto significa que puede cambiar de un estado más sólido a un estado similar a un líquido bajo ciertas condiciones, particularmente después de la estimulación del interferón tipo I. Esta transición podría ayudar a WTAP a interactuar mejor con otras proteínas involucradas en la modificación de m6A.

Estudios recientes encontraron que cuando las células están expuestas al interferón tipo I, la cantidad de gotitas similares a líquido de WTAP aumenta. Esto es interesante porque sugiere que estas gotitas pueden ayudar a WTAP a hacer su trabajo mejor al reunir WTAP con otras proteínas como STAT1, que es un factor de transcripción que ayuda a regular la expresión de genes de respuesta inmune.

WTAP y sus cambios de fase parecen jugar un papel crucial en la respuesta inmune. Por ejemplo, cuando hay una infección viral, los científicos han observado que WTAP forma gotitas en células infectadas. Si estas gotitas no se forman, o si las células son tratadas con sustancias que previenen esta transición, la respuesta inmune puede alterarse significativamente.

#Investigando el mecanismo de transición de fase de WTAP

Para entender cómo funciona la transición de fase de WTAP, los investigadores examinaron cómo varias condiciones afectan la formación de gotitas similares a líquido. Usaron diferentes tipos de células y las expusieron a interferón tipo I e infecciones virales. Los investigadores encontraron que las gotitas de WTAP realmente se formaron en estas condiciones y que tendían a volverse más numerosas cuando se exponían al interferón tipo I.

La estructura de WTAP incluye varias regiones importantes, como sus dominios N-terminal y C-terminal. Los científicos predijeron que secuencias particulares dentro de estas regiones podrían ayudar a WTAP a formar gotitas líquidas. Aunque sospechaban que las gotitas líquidas ayudarían a WTAP a interactuar con otras proteínas, necesitaban confirmar esta funcionalidad.

Además, para ver la dinámica de estas gotitas, los investigadores utilizaron una técnica llamada recuperación de fluorescencia después de fotoblanqueo (FRAP). A través de este método, encontraron que las gotitas de WTAP se comportaban de manera diferente dependiendo de cuánto fosforilación (un tipo de modificación química) tenía la proteína.

Cuando WTAP está altamente fosforilado, tiende a formar agregados que no se mueven con libertad. Cuando está menos fosforilado, forma gotitas más móviles y líquidas. Esto sugiere que el estado de fosforilación de WTAP afecta directamente su capacidad para hacer la transición entre estos estados.

#El papel de PPP4 en la desfosforilación de WTAP

Una parte importante de este estudio fue entender cómo WTAP es fosforilado de manera diferencial. Los investigadores se centraron en una enzima fosfatasa llamada PPP4, que encontraron que era crucial para la desfosforilación de WTAP después de la estimulación del interferón tipo I. Cuando las células fueron tratadas con interferón tipo I, la interacción entre WTAP y PPP4 aumentó, llevando a la desfosforilación de WTAP.

Sin la actividad de PPP4, WTAP permaneció altamente fosforilado y se agregó en lugar de formar gotitas líquidas. Esto fue significativo porque indicó que la desfosforilación de WTAP es esencial para la transición a un estado funcional y activo necesario para la modificación m6A en el mRNA.

Usando varias formas mutantes de WTAP que imitan ya sea estados fosforilados o desfosforilados, los investigadores pudieron confirmar que la forma de WTAP juega un papel importante en si puede participar o no de manera eficiente en la modificación m6A del mRNA.

#Impacto en la expresión de ISGs

A continuación, investigaron cómo la transición de fase de WTAP impacta la expresión de los genes estimulados por interferón (ISGs), que son esenciales para la respuesta inmune. Usaron una técnica que involucra CRISPR para crear células que carecen de WTAP. Estas células mostraron un aumento significativo en la expresión de muchos ISGs cuando se expusieron al interferón tipo I.

Al examinar más a fondo, descubrieron que muchos de estos ISGs tenían niveles reducidos de modificación m6A cuando WTAP estaba ausente. Estos hallazgos sugieren que la presencia de WTAP, especialmente en su forma de gotita líquida, es necesaria para reclutar otros componentes necesarios para las modificaciones m6A, afectando así la estabilidad y traducción del mRNA de los ISG.

#Conexiones moleculares: WTAP, METTL3 y STAT1

Para entender mejor cómo funciona WTAP dentro de las células, los investigadores exploraron sus interacciones con METTL3 (el principal metiltransferasa m6A) y STAT1 (un factor de transcripción clave). Encontraron que el interferón tipo I no solo promovía la formación de gotitas de WTAP, sino que también mejoraba las interacciones entre WTAP, METTL3 y STAT1.

Cuando interrumpieron la separación de fase de WTAP con hexanodiol, las interacciones entre estas proteínas disminuyeron, lo que implica que la capacidad de WTAP para formar gotitas es importante para una colaboración efectiva entre estas proteínas en los promotores de ISG.

Usando una combinación de técnicas, como inmunoprecipitación de cromatina (ChIP) e inmunoprecipitación de ARN (RIP), confirmaron que la unión de STAT1 a los promotores de ISGs dependía de WTAP y que este proceso era crucial para dirigir las modificaciones m6A en el mRNA.

#Resumen de hallazgos

En resumen, la investigación muestra que la transición de fase de WTAP juega un papel crucial en la regulación de la modificación m6A del mRNA de ISG bajo estimulación de interferón tipo I. Altos niveles de fosforilación llevan a la agregación e inhiben el reclutamiento de proteínas esenciales para la adecuada metilación m6A. Por el contrario, cuando WTAP es desfosforilado, hace la transición a un estado más funcional, volviéndose móvil y similar a un líquido, facilitando la unión de proteínas como METTL3 y STAT1 a los promotores de ISGs.

Al entender cómo funciona WTAP de esta manera, los científicos esperan arrojar luz sobre las implicaciones más amplias para las respuestas inmunitarias y potencialmente desarrollar nuevas estrategias terapéuticas para enfermedades que involucran una regulación inmune disfuncional.

#Conclusión

Los mecanismos por los cuales nuestro sistema inmunológico defiende contra infecciones son intrincados y dinámicos. Esta investigación resalta cómo modificaciones post-traduccionales como la fosforilación y las transiciones de fase pueden influir significativamente en cómo funcionan proteínas como WTAP dentro de las células. Demuestra que la interacción entre varios componentes celulares es vital para el correcto funcionamiento inmunológico, particularmente en el contexto de las respuestas al interferón tipo I.

Este entendimiento abre nuevas vías para la investigación sobre cómo podemos aprovechar mejor estos mecanismos en la lucha contra infecciones y otras enfermedades, dando una idea sobre el potencial desarrollo de nuevas intervenciones terapéuticas.