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196 páginas, figuras y tablas[EN] Ribosome biogenesis is one of the most important and energy-consuming processes in the cell. However, the vast majority of the events and factors that are involved in the synthesis of ribosomal subunits are not well understood. Ribosome maturation comprises multiple steps of rRNA processing that require sequential association and dissociation of numerous assembly factors. These proteins establish a complex network of interactions that are essential for the pathway to continue. Extensive studies in Saccharomyces cerevisiae allowed to identify some of the genetic and functional correlations between the pre-ribosomal factors that could be organized into interdependent clusters or sub-complexes. A heterotrimer formed by Nop7, Erb1 and Ytm1 (PeBoW complex in mammals) is crucial for the proper formation of the 60S subunit. Depletion of any of the three proteins is inviable and certain truncations result in aberrant processing of 27SA2 rRNA thus impairing cell proliferation. Nop7 and Erb1 have been shown to bind RNA and are recruited to the pre60S before Ytm1. It is also known that the trimer has to be removed from the nascent particle in order to promote its normal maturation. Despite its relevance in the cell, the exact role of PeBoW is not clear and the interactions within the complex have been poorly characterized. In this study we carry out an extensive biochemical and structural analysis of Nop7-Erb1-Ytm1 trimer from S. cerevisiae and from a thermophilic fungus Chaetomium thermophilum. We have been able to reconstitute a stable complex in vitro that was then used in crystallographic trials. We have solved the structure of the C-terminal domain of Erb1 from yeast that folds into a seven-bladed ß-propeller. We prove that this part of the protein binds RNA in vitro, a property that might be important for its function. Moreover, in spite of previous reports suggesting that the ß-propeller domain of Erb1 would not be essential for ribosome biogenesis, we could solve the crystal structure of Ytm1 bound to the carboxy-terminal portion of Erb1 from C. thermophilum. That finding led us to redefine the macromolecular interactions that hold the complex together. First, we have verified that the N-terminal region of Nop7 interacts with Erb1. Furthermore, we have shown that a good affinity binding takes place in vitro between WD40 domain of Ytm1 and the ß-propeller of Erb1. Upon careful analysis of the interface involved in dimer formation we have designed a mutant of Erb1 that exhibits weaker association with Ytm1. We confirm our structural and biophysical data using S. cerevisiae. We prove that a point mutation that decreases the affinity between propellers of Erb1 and Ytm1 negatively affects growth in yeast because it interferes with 60S production. We show that a very conserved interface of protein-protein interaction could be targeted in order to hinder cell proliferation.[ES] El ensamblaje de ribosomas es uno de los procesos más importantes y costosos energéticamente en una célula eucariota. A pesar de ello, se sabe relativamente poco acerca de la gran mayoría de los eventos y factores implicados en la síntesis de las subunidades ribosomales. La maduración de ribosomas comprende numerosos pasos de procesamiento del rRNA que requieren la asociación y disociación de más de doscientos factores de ensamblaje. Esas proteínas establecen una compleja red de interacciones que son esenciales para que el proceso pueda llevarse a cabo. Los estudios realizados en Saccharomyces cerevisiae han permitido la identificación de algunas correlaciones genéticas y funcionales entre los factores prerribosomales. Es el caso del heterotrímero formado por Nop7, Erb1 e Ytm1 (complejo PeBoW en mamíferos), que es imprescindible para la correcta formación de la subunidad 60S. La ausencia de cualquiera de las tres proteínas es inviable y también se conocen ciertas variantes truncadas que alteran el procesamiento del rRNA 27SA2 y de este modo afectan la proliferación celular. Se ha demostrado que Nop7 y Erb1 se asocian al rRNA y que su reclutamiento al pre60S ocurre antes de la unión a Ytm1. Además se sabe que el trímero tiene que separarse de la partícula prerribosomal emergente con el fin de favorecer su maduración. A pesar de su gran relevancia en la célula, no está claro el papel exacto del complejo PeBoW y tampoco se dispone de conocimientos suficientes acerca de las interacciones intermoleculares que lo mantienen. Durante el desarrollo de este proyecto se ha llevado a cabo un exhaustivo análisis bioquímico y estructural del trímero Nop7-Erb1-Ytm1 procedente de S. cerevisiae y del hongo termofílico Chaetomium thermophilum. En este trabajo hemos sido capaces de reconstituir el complejo estable in vitro que posteriormente se ha utilizado en los ensayos de cristalización, con los que hemos podido resolver la estructura del dominio carboxi-terminal de Erb1 de levadura, cuyo plegamiento corresponde a una hélice enrollada (ß-propeller) de siete hojas. Gracias a la información estructural, hemos demostrado que esa parte de la proteína es capaz de unir RNA in vitro, lo que puede ser una propiedad importante para su función. Además, a pesar de los estudios anteriores que sugerían que la hélice enrollada de Erb1 no era esencial en la biogénesis del ribosoma, hemos resuelto la estructura cristalina de la proteína Ytm1 unida al dominio C-terminal de Erb1 de C. thermophilum. Ese descubrimiento nos ha permitido redefinir las interacciones macromoleculares que mantienen el complejo. Inicialmente hemos confirmado que el extremo amino-terminal de Nop7 interacciona con Erb1. A continuación, hemos demostrado que el dominio WD40 de Ytm1 se une al ß-propeller de Erb1 con una buena afinidad. Después de un detallado análisis de la superficie involucrada en la formación del dímero, hemos sido capaces de diseñar una variante mutada de Erb1 que se asocia más débilmente con Ytm1. Los hallazgos estructurales y biofísicos se han confirmado in vivo usando S. cerevisiae donde hemos demostrado que una mutación puntual que disminuye la afinidad de unión entre los dominios C-terminales de Erb1 e Ytm1 manifiesta un efecto negativo sobre el crecimiento de levadura porque interfiere con la síntesis de 60S. Nuestros resultados establecen un buen ejemplo de una superficie conservada involucrada en interacciones proteína-proteína, que podría considerarse una buena diana para inhibir la proliferación celular eucariota.Peer reviewe

Structural, biophysical and functional characterization of Nop7-Erb1-Ytm1 complex and its implications in eukaryotic ribosome biogenesis