thumb|600px|Diagrama muy esquemático de la disposición de las proteínas del telosoma de los telómeros de mamífero. En esta localización, el ADN forma un bucle grande, denominado bucle-T (T-loop). La hebra 3' del ADN termina en forma de cadena sencilla, constituyendo el "saliente" (overhang) 3' del extremo del cromosoma. La presencia de cadenas sencillas de ADN libres podría activar los sistemas de reparación, comprometiendo de esa manera la estabilidad del telómero. Para que esto no suceda, el extremo 3' invade una zona posterior de doble cadena del cromosoma, hibridando consigo misma. POT1 estabiliza esta estructura, que recibe el nombre de bucle-D (D-loop).
El telosoma (del griego τέλος ‘fin’ y σῶμα ‘cuerpo’), también llamado complejo protector o shelterina, es un complejo proteico, perteneciente al grupo de proteínas de unión a telómeros (TBPs), que se une al extremo final del ADN telomérico, que a su vez está situado en los extremos de los cromosomas de eucariotas. Su núcleo está formado por seis subunidades, POT1, TRF1 y TRF2, que se unen directamente al ADN, y TIN2, TPP1 y RAP1, que cumplen otras funciones. A su vez, este núcleo se une o interactúa más o menos temporalmente con un gran número de otras proteínas no específicas de telómeros, llamadas en ocasiones proteínas asociadas o accesorias al telosoma, como PINX1 o Apollo. Algunos autores creen que se trata de un punto central en una auténtica red de regulación a la que denominan "interactoma" de los telómeros.
Varias unidades de shelterina (el complejo de seis subunidades) se pueden unir entre sí. Parece ser que esta situación estabiliza una estructura especial del ADN, denominada "bucle T" (T-loop, en inglés), en forma de lazo, a la que se ha implicado en la inhibición de la telomerasa. Se han atribuido así mismo otras funciones al telosoma, entre ellas, la protección de los telómeros, probablemente inhibiendo la reparación del ADN, ya que de otro modo los extremos serían interpretados como rupturas intracatenarias, y, por tanto, desencadenaría una respuesta de reparación errónea, como el NHEJ. Así mismo, parece que reprimen la forma en que las proteínas de señalización de daño en el ADN ATR y ATM arrestan el ciclo celular. Esto sugiere que un acortamiento intenso de los telómeros pararía la división celular. También estabiliza el final del cromosoma de forma directa, y regulan la longitud del telómero.
El telosoma es una estructura bastante conservada, aunque pueden variar las proteínas que la forman. Existen excepciones de organismos sin telosomas, como en algunos insectos, y muy notablemente en Drosophila melanogaster. En plantas, aunque existen datos de TBPs y existen homólogos de las proteínas en animales, se desconoce hasta el momento como están organizadas. Algunos elementos del telosoma han sido implicados en varias afecciones, como el cáncer, el envejecimiento y la disqueratosis congénita.
Historia y problemas terminológicos
El interés por el estudio de los telómeros, la región final no codificante repetitiva de los cromosomas lineales de eucariotas, radica en que se han implicado en fenómenos tan importantes como el envejecimiento o el cáncer.
Las primeras hipótesis a cerca de la naturaleza diferente del ADN del final de los cromosomas partieron de Hermann Joseph Muller (1938) y Barbara McClintock (1939). El primero de ellos fue quien acuñó el término "telómero". El término "telosoma" se emplea aún en genética como sinónimo de cromosoma telocéntrico. Las primeras evidencias de que la cromatina telomérica tenía un comportamiento distinto y probablemente un grupo de proteínas no nucleosomales asociadas, hablándose ya de un "complejo telomérico" vienen en 1984 con los trabajos en los protozoos Tetrahymena y Oxytricha de Gottschling y Cech. El mismo Gottschling, trabajando en 1992 con Virginia Zakian y Jocelyn Wright descubre y caracteriza este complejo en Saccharomyces cerevisiae, y también una de las proteínas que forman parte del mismo, RAP1. Dado que el tamaño resultó ser mayor que el nucleosoma, y por semejanza con este, acuñaron el término "telosoma" para denominarlo. En 1999 Titia de Lange y su equipo de la Universidad Rockefeller descubrieron que el ADN telomérico posee una conformación especial a la que denomina T-Loop (Tail-loop), y que la proteína TRF2 podría ser la responsable de catalizarla. A lo largo de la siguiente década se fueron descubriendo todos los componentes del complejo protector, y finalmente en 2004 Zou Songyang y su equipo se dieron cuenta de que, los complejos de TRF1 y TRF2, que previamente se pensaba que eran entidades separadas con distintas funciones, formaban una estructura de alto orden unida por TIN2, proponiendo restringir el término telosoma al conjunto de estas seis proteínas. En 2005 el grupo de Titia de Lange, observando que existen muchas otras proteínas en contacto con el complejo, establece una serie de criterios para determinar cuáles de ellas pertenecen al telosoma, en especial la exclusividad de función. También propone un nuevo término, "Shelterin", cuya traducción más difundida al castellano sería "complejo protector", aunque también se emplea shelterina. Actualmente, Zhou admite la confusión terminológica refiriéndose al complejo con una mezcla de ambos términos en sus publicaciones, denominándola "Telosome/shelterin".
Aislamiento El aislamiento de la partícula telosómica se realizó por primera vez en S. cerevisiae. Para ello se aprovechó el hecho de que esta estructura protege el ADN de la proteólisis por diversas nucleasas. Una vez escindidos, se recuperan como complejos solubles de ADN-Proteína. El procedimiento hasta cierto punto similar al que se empleó para el aislamiento y estudio de los nucleosomas. A partir de la fase soluble, se verificó que la proteína RAP1 formaba parte del complejo cuando este inmunoprecipitaba empleando anticuerpos contra RAP1. También se verificó que la zona periférica es altamente accesible a enzimas. thumb|350px|Modelo del telosoma según el grupo de Titia de Lange. Se muestra la forma en que se unen al ADN telomérico, así como los principales dominios de cada proteína. El desarrollo de la proteómica ha variado en gran medida las técnicas de aislamiento y estudio: Habitualmente se ha empleado la inmunoprecipitación con anticuerpos contra la versión humana de RAP1 (hRAP1) y por supuesto, los otros componentes, en el aislamiento de telosomas humanos para experimentos a pequeña escala. A mayor escala se han utilizado geles SDS-PAGE y posteriormente se han identificado los fragmentos mediante espectrometría de masas.
Actualmente, se vienen ensayando refinamientos de estas técnicas espectrométricas que además ofrecen un alto rendimiento, como la espectrometría de masas de alta resolución con cuantificación "label free", es decir, sin marcado. Un protocolo que implica todas estas técnicas ha conseguido aislar 62 proteínas de unión a telómeros, incluidas todas las del telosoma: Mediante procedimientos químicos se ligan los complejos proteicos que se puedan formar incluso por tiempos muy cortos. Se purifican en columnas de afinidad en las que se emplean anticuerpos contra TIN2. Se revierte el ligamiento químico, se digiere mediante endoproteasas y se purifican los péptidos en fase sólida a microescala. Se identifican los péptidos mediante un refinamiento de la espectroscopia de masas llamado nano-LC-FTICRMS (del inglés: nano-liquid chromatography- linear quadrupole ion trap-Fourier transformion cyclotron resonance mass spectrometry: Espectrometría de masas de resonancia de ciclotrón con trampa iónica lineal cuadrupolar de transformada de Fourier en fase de nanolíquido).
Componentes y estructura en telosomas de mamífero Actualmente es el modelo mejor comprendido y estudiado. El telosoma es un complejo multiproteico cuya masa molecular es aproximadamente 1 MDa. Está compuesto por seis proteínas: POT1, TRF1 y TRF2, que se unen directamente al ADN, y TIN2, TPP1 y RAP1, que se unen a las anteriores.
ADN telomérico
Los telosomas se unen con fuerza y especificidad a la secuencia telomérica. Se ha visto que en su posición obliga al ADN a formar una estructura especial que se denomina Bucle-T. Una de las primeras conclusiones que se obtuvieron es la verificación de que todo el ADN telomérico está dentro de esta conformación. Este ADN consiste en secuencias repetitivas no codificantes, (el motivo repetido en humanos en la hebra3' es [TTAGGG]n), añadidas por una ribonucleoproteína, la telomerasa. Su longitud oscila en humanos entre 2 y 50 kilobases. La hebra5', al ser complementaria de esta secuencia, es rica en citosina, con lo que habitualmente se la denomina hebra C, mientras que a su complementaria se la denomina hebra T. Esta última termina en un segmento de unos 75-300 nucleótidos en forma de ADN de cadena sencilla. Este segmento, denominado "saliente" (overhang) invade la doble hebra del telómero en un punto próximo a su comienzo. En 2007 un equipo de científicos de la ENS de Lyon, dirigidos por Eric Gilson, elucidaron la forma en que la proteína telosómica TRF2 cataliza esta invasión. Utilizando plásmidos y observaciones mediante microscopía de fuerza atómica propusieron que la TRF2, acoplándose cerca del saliente3', obliga al ADN a superenrollarse en sentido dextrógiro, lo que hace que el ADN vecino se desenrolle, favoreciendo de esta manera la invasión de la doble hebra por el saliente 3'. Esta zona en la que el saliente 3' se aparea con su propia hebra, y en la que se pueden encontrar tres hebras de ADN simultáneamente (ADN triplex), se denomina bucle D (D-loop, de Displacement). Una sola repetición telomérica es suficiente para la invasión. Parece ser que la proteína telosómica POT1 se sitúa cubriendo esta zona, y tal vez protegiendo de ese modo el extremo del telómero.
Subunidades proteicas que se unen al ADN
TERF1
left|200px|thumb|Estructura molecular deducida por estudios de RMN del dominio de unión a ADN telomérico de la proteína humana Trf1. Este tipo de dominio de unión es similar al de c-Myb. La Trf1 humana es una proteína de aproximadamente 60KDa. Sólo se presenta en forma de homodímero (dos unidades idénticas unidas), incluyendo en el telosoma. Su nombre proviene de las siglas en inglés Telomeric Repeat-Binding Factor 1 (factor de unión a repeticiones teloméricas 1). Su secuencia contiene 439 aminoácidos. El gen está localizado en el cromosoma 8.
Es la proteína más importante del telómero, y la más abundante de las seis del complejo. Se expresa de forma continua a lo largo de todo el ciclo celular, y se une exclusivamente a las repeticiones teloméricas con una fuerza cuatro veces superior a la de su homóloga TRF2. Además de localizarse en el telómero, puede formar estructuras de alto orden con otros dímeros similares sobre el mismo cromosoma, o incluso de otros.
Estructura Los rasgos estructurales más destacados de esta proteína son: una estructura con 9 α-hélices y la presencia de un extremo N-terminal rico en aminoácidos con cadena lateral acídica y dos dominios distintos: Uno próximo al extremo C-terminal, tipo c-myb, que es un motivo estructural que también se encuentra en plantas y levaduras y conocido en otras fuentes bibliográficas como "telobox". Se une específicamente al ADN telomérico. El otro es un motivo central, de unos 200 aminoácidos exclusivo de la familia de proteínas TRF, conocido como dominio de homología TRFH. Habitualmente la proteína dimeriza mediante este dominio, utilizando como interfaz las hélices 1, 2 y 9 de cada monómero.
Interacciones