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Interferencia de transposones, virus y ARN

Interferencia de transposones, virus y ARN


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Mi libro de texto dice que en el ARNi, una secuencia de ARN bicatenario complementaria se adhiere a un ARNm y lo silencia mediante una maquinaria proteica. Busqué en Google y leí sobre esto, así que ahora sé qué son siRNA, RISC y microRNA. Pero lo siguiente que dice mi libro es

la fuente de estas secuencias complementarias de ARN bicatenario [obviamente, mi libro de texto significa ARNip] pueden ser virus y elementos transponibles.”

¿Qué significa esto? ¿Los transposones producen ARNip? Pensé que los transposones no codificaban, excepto cuando viajan a través del mecanismo de retrotransposón.

¿Los virus que infectan células eucariotas donan su propio material genético de ARN para que la célula lo use en ARNi? Pero pensé que el ARNi era una defensa celular. contra virus, ¿cómo pueden los virus ayudar a producir el dsRNA que se supone que debe combatir los virus? Varios sitios en línea simplemente afirman que el ARNip es exógeno en su origen; ¿Quieren decir que proviene de virus?

Le agradecería mucho que alguien pudiera tomarse el tiempo para responder a cada una de mis preguntas una por una o incluso recomendar un sitio que las responda a todas.


Los transposones y los virus no "producen ARNip". Sin embargo, una endonucleasa llamada Dicer puede procesar dsRNA de estas fuentes para producir siRNA que luego se carga en el complejo de silenciamiento inducido por ARN (RISC) para suprimir la propagación de virus y transposones. Los siguientes artículos proporcionan una buena descripción general:

Buchon N, Vaury C. 2006. ARNi: un silenciamiento de ARN defensivo contra virus y elementos transponibles. Herencia 96: 195-202.

van Rij RP, Andino R. 2006. El tratamiento silencioso: ARNi como defensa contra la infección por virus en mamíferos. Trends Biotechnol 24: 186-193.


Pequeño ARN interferente

Debido a que los ARNip son los más ampliamente distribuidos entre los ARN pequeños eucariotas conocidos (Figura 1), un sistema similar a ARNip puede ser el tipo ancestral de regulación basada en ARN en eucariotas (Shabalina y Koonin, 2008). Esta hipótesis está respaldada por características compartidas entre siRNA y miRNA, así como entre siRNA y algunas otras características con piRNA. Por ejemplo, tanto siRNA como miRNA se asocian con Dicer y Argonaute, mientras que algunos siRNA y piRNA comparten funciones para suprimir transposones como se menciona en secciones posteriores.

Para comprender la diversificación de los ARNsi después de su origen, consideremos los ARNip exo y endo-siARN por separado. Es probable que los siRNA ancestrales hayan sido exo-siRNA derivados de virus y otros ARN parásitos, y que la primera maquinaria de siRNA en los primeros eucariotas se estableció para luchar contra estos `` depredadores genómicos ''. Los endo-siRNA más tarde surgieron como funciones de los siRNA comenzó a diversificarse. Los endo-siRNA que se generan a partir de transposones y secuencias heterocromáticas aparentemente están involucrados en el silenciamiento de transposones y elementos repetitivos, mientras que los de pseudogenes probablemente regulan sus homólogos funcionales. En algunos casos, los endo-siRNA incluso se producen a partir de mRNA. Debido a que un subconjunto de estos endo-ARNip pueden formar horquillas largas, podrían ser el estado ancestral de los miARN (flecha quebrada en la Figura 1).


Un modelo simplificado para la vía de ARNi

Un modelo simplificado para la vía del ARNi se basa en dos pasos, cada uno de los cuales involucra la enzima ribonucleasa. En el primer paso, las enzimas Dicer y Drosha procesan el ARN desencadenante (ya sea dsRNA o miARN primario) en un ARN interferente corto (ARNip). En el segundo paso, los ARNip se cargan en el complejo efector de silenciamiento inducido por ARN (RISC). El ARNip se desenrolla durante el ensamblaje de RISC y el ARN monocatenario se hibrida con el ARNm diana. El silenciamiento de genes es el resultado de la degradación nucleolítica del ARNm diana por la enzima ARNasa H Argonaute (Slicer). Si el dúplex de ARNip / ARNm contiene desajustes, el ARNm no se escinde. Más bien, el silenciamiento de genes es el resultado de la inhibición de la traducción.


Hipótesis sobre el origen de los virus a partir de transposones

En esta revisión se considera el papel de los transposones en el origen de los virus, perdiendo los rasgos de sus precursores evolutivos debido a su alta mutabilidad. Sin embargo, hay una serie de propiedades comunes de los virus y transposones que sugieren su relación filogenética, incluida la capacidad de integrarse en el genoma del huésped, la activación específica en ciertos tejidos, el alto grado de mutabilidad, la existencia de virófagos que se propagan solo en presencia de otro. virus (que es similar a los transposones no autónomos, para los cuales se requieren los productos de expresión de los autónomos). Se discuten ideas sobre la aparición de virus a partir de transposones en evolución. Se encuentran los elementos genómicos que exhiben una naturaleza dual de existencia como elementos genéticos móviles y virus: polintones, elementos Tlr y virus PLV. Se asume que una transferencia horizontal (HT) de transposones, durante la selección natural de la cual se conservan los elementos que poseen las propiedades de virulencia (mientras que los genes requeridos para la integración pueden mutar), es un evento clave requerido para convertirse en virus. La transferencia de transposones horizontales, que es común en todos los representantes de los organismos vivos, va acompañada de su variabilidad requerida para la adquisición de nuevos rasgos adaptativos. En el transcurso de la evolución, los mecanismos de protección contra virus y transposones, incluida la interferencia del ARN, la metilación del ADN y la modificación de histonas, comenzaron a utilizarse para controlar el funcionamiento de los genomas, proporcionando interacciones intercelulares que explican la aparición de organismos multicelulares. En la evolución de los eucariotas, los transposones se han utilizado con éxito para transformaciones de redes de genes reguladores, así como posibles fuentes de nuevos genes que codifican tanto proteínas como ARN no codificante, cuya traducción fragmentaria puede producir péptidos funcionales cortos. Por lo tanto, los productos de la transcripción y traducción de los transposones son las fuentes más importantes de transformaciones evolutivas, estos mecanismos podrían ser la base para la evolución de los virus y el surgimiento de las propiedades fundamentales de los organismos vivos cuando aparezcan.


Resumen de interferencia de ARN

Introducción

Los premios Nobel de este año han descubierto un mecanismo fundamental para controlar el flujo de información genética. Nuestro genoma opera enviando instrucciones para la fabricación de proteínas a partir del ADN en el núcleo de la célula a la maquinaria sintetizadora de proteínas en el citoplasma. Estas instrucciones son transmitidas por ARN mensajero (ARNm). En 1998, los científicos estadounidenses Andrew Fire y Craig Mello publicaron su descubrimiento de un mecanismo que puede degradar el ARNm de un gen específico. Este mecanismo, la interferencia del ARN, se activa cuando las moléculas de ARN se presentan como pares bicatenarios en la célula. El ARN bicatenario activa la maquinaria bioquímica que degrada las moléculas de ARNm que portan un código genético idéntico al del ARN bicatenario. Cuando tales moléculas de ARNm desaparecen, el gen correspondiente se silencia y no se produce ninguna proteína del tipo codificado.

La interferencia de ARN ocurre en plantas, animales y humanos. Es de gran importancia para la regulación de la expresión génica, participa en la defensa contra infecciones virales y mantiene bajo control los genes saltadores. La interferencia de ARN ya se está utilizando ampliamente en la ciencia básica como un método para estudiar la función de los genes y puede conducir a nuevas terapias en el futuro.

El flujo de información en la célula: desde el ADN a través del ARNm hasta la proteína

El código genético del ADN determina cómo se construyen las proteínas. Las instrucciones contenidas en el ADN se copian en ARNm y posteriormente se utilizan para sintetizar proteínas (Fig. 1). Este flujo de información genética desde el ADN a través del ARNm hasta la proteína ha sido denominado el dogma central de la biología molecular por el premio Nobel británico Francis Crick. Las proteínas están involucradas en todos los procesos de la vida, por ejemplo, como enzimas que digieren nuestros alimentos, receptores que reciben señales en el cerebro y como anticuerpos que nos defienden contra las bacterias.

Nuestro genoma consta de aproximadamente 30.000 genes. Sin embargo, solo una fracción de ellos se usa en cada celda. Los genes que se expresan (es decir, gobiernan la síntesis de nuevas proteínas) están controlados por la maquinaria que copia el ADN en el ARNm en un proceso llamado transcripción. A su vez, puede ser modulado por varios factores. Los principios fundamentales para la regulación de la expresión génica fueron identificados hace más de 40 años por los premios Nobel franceses François Jacob y Jacques Monod. Hoy sabemos que principios similares operan a lo largo de la evolución, desde las bacterias hasta los humanos. También forman la base de la tecnología genética, en la que se introduce una secuencia de ADN en una célula para producir una nueva proteína.

Alrededor de 1990, los biólogos moleculares obtuvieron una serie de resultados inesperados que eran difíciles de explicar. Los efectos más llamativos los observaron los biólogos de plantas que intentaban aumentar la intensidad del color de los pétalos de las petunias mediante la introducción de un gen que inducía la formación de pigmento rojo en las flores. Pero en lugar de intensificar el color, este tratamiento provocó una pérdida total de color y ¡los pétalos se volvieron blancos! El mecanismo que causa estos efectos siguió siendo enigmático hasta que Fire y Mello hicieron el descubrimiento por el que recibieron el Premio Nobel de este año.

El descubrimiento de la interferencia del ARN

Andrew Fire y Craig Mello estaban investigando cómo se regula la expresión génica en el gusano nematodo Caenorhabditis elegans (Fig. 2). La inyección de moléculas de ARNm que codifican una proteína muscular no provocó cambios en el comportamiento de los gusanos. El código genético en el ARNm se describe como la secuencia & # 8216sense & # 8217, y la inyección de ARN & # 8216 antisentido & # 8217, que puede emparejarse con el ARNm, tampoco tuvo ningún efecto. Pero cuando Fire y Mello inyectaron ARN sentido y antisentido juntos, observaron que los gusanos mostraban movimientos peculiares y espasmódicos. Se observaron movimientos similares en gusanos que carecían por completo de un gen funcional para la proteína muscular. ¿Qué ha pasado?

Cuando las moléculas de ARN sentido y antisentido se encuentran, se unen entre sí y forman ARN bicatenario. ¿Podría ser que tal molécula de ARN bicatenario silencia el gen que lleva el mismo código que este ARN en particular? Fire y Mello probaron esta hipótesis inyectando moléculas de ARN de doble hebra que contienen los códigos genéticos de varias otras proteínas de gusanos. En cada experimento, la inyección de ARN bicatenario que lleva un código genético condujo al silenciamiento del gen que contiene ese código en particular. La proteína codificada por ese gen ya no se formó.

Después de una serie de experimentos simples pero elegantes, Fire y Mello dedujeron que el ARN bicatenario puede silenciar genes, que esta interferencia de ARN es específica del gen cuyo código coincide con el de la molécula de ARN inyectada y que la interferencia de ARN puede extenderse entre células y incluso ser heredado. Fue suficiente inyectar pequeñas cantidades de ARN bicatenario para lograr un efecto, y Fire y Mello propusieron, por lo tanto, que la interferencia del ARN (ahora comúnmente abreviado como ARNi) es un proceso catalítico.

Fire y Mello publicaron sus hallazgos en la revista Nature el 19 de febrero de 1998. Su descubrimiento aclaró muchas observaciones experimentales confusas y contradictorias y reveló un mecanismo natural para controlar el flujo de información genética. Esto anunció el inicio de un nuevo campo de investigación.

La maquinaria de interferencia del ARN se desenreda

Los componentes de la maquinaria de ARNi se identificaron durante los años siguientes (Fig. 3). El ARN bicatenario se une a un complejo proteico, Dicer, que lo escinde en fragmentos. Otro complejo de proteínas, RISC, une estos fragmentos. Una de las cadenas de ARN se elimina, pero la otra permanece unida al complejo RISC y sirve como sonda para detectar moléculas de ARNm. Cuando una molécula de ARNm puede emparejarse con el fragmento de ARN en RISC, se une al complejo RISC, se escinde y se degrada. El gen servido por este ARNm en particular ha sido silenciado.

Interferencia de ARN: una defensa contra virus y genes saltarines

La interferencia del ARN es importante en la defensa contra virus, particularmente en organismos inferiores. Muchos virus tienen un código genético que contiene ARN bicatenario. Cuando un virus de este tipo infecta una célula, inyecta su molécula de ARN, que se une inmediatamente a Dicer (Fig. 4A). El complejo RISC se activa, el ARN viral se degrada y la célula sobrevive a la infección. Además de esta defensa, los organismos superiores, como el hombre, han desarrollado una defensa inmunitaria eficaz que incluye anticuerpos, células asesinas e interferones.

Los genes saltarines, también conocidos como transposones, son secuencias de ADN que pueden moverse por el genoma. Están presentes en todos los organismos y pueden causar daños si terminan en el lugar equivocado. Muchos transposones operan copiando su ADN en ARN, que luego se transcribe de nuevo a ADN y se inserta en otro sitio del genoma. Parte de esta molécula de ARN es a menudo de doble hebra y puede ser blanco de interferencia de ARN. De esta forma, la interferencia de ARN protege el genoma contra los transposones.

La interferencia del ARN regula la expresión génica

La interferencia de ARN se usa para regular la expresión génica en las células de humanos y gusanos (Fig. 4B). Cientos de genes de nuestro genoma codifican pequeñas moléculas de ARN llamadas microARN. Contienen fragmentos del código de otros genes. Una molécula de microARN de este tipo puede formar una estructura bicatenaria y activar la maquinaria de interferencia del ARN para bloquear la síntesis de proteínas. La expresión de ese gen en particular se silencia. Ahora entendemos que la regulación genética por microARN juega un papel importante en el desarrollo del organismo y el control de las funciones celulares.

Nuevas oportunidades en investigación biomédica, tecnología genética y atención médica

La interferencia de ARN abre interesantes posibilidades para su uso en tecnología genética. Se han diseñado moléculas de ARN de doble hebra para activar el silenciamiento de genes específicos en humanos, animales o plantas (Fig. 4C). Tales moléculas de ARN silenciador se introducen en la célula y activan la maquinaria de interferencia del ARN para descomponer el ARNm con un código idéntico.

Este método ya se ha convertido en una importante herramienta de investigación en biología y biomedicina. En el futuro, se espera que se utilice en muchas disciplinas, incluidas la medicina clínica y la agricultura. Varias publicaciones recientes muestran un silenciamiento génico exitoso en células humanas y animales de experimentación. Por ejemplo, recientemente se demostró que un gen que causa niveles altos de colesterol en sangre se silencia al tratar animales con ARN silenciador. Hay planes en marcha para desarrollar ARN silenciador como tratamiento para infecciones virales, enfermedades cardiovasculares, cáncer, trastornos endocrinos y varias otras afecciones.

Referencia:
Fire A., Xu S.Q., Montgomery M.K., Kostas S.A., Driver S.E., Mello C.C. Interferencia genética potente y específica por ARN bicatenario en Caenorhabditis elegans. Nature 1998 391: 806-811.

Andrew Z. Fire, nacido en 1959, ciudadano estadounidense, PhD en Biología 1983, Instituto de Tecnología de Massachusetts, Cambridge, MA, EE. UU. Profesor de Patología y Genética, Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, Stanford, CA, EE. UU.

Craig C. Mello, nacido en 1960, ciudadano estadounidense, PhD en Biología 1990, Universidad de Harvard, Boston, MA, EE. UU. Profesor de Medicina Molecular e Investigador del Instituto Médico Howard Hughes, Programa de Medicina Molecular, Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts, Worcester, MA, EE. UU.


Transposones, virus e interferencia de ARN - Biología

La interferencia de ARN (ARN17) es una respuesta biológica conservada al ARN bicatenario que da como resultado el silenciamiento específico de la secuencia de la expresión del gen diana. Durante los últimos 5 años, un esfuerzo de investigación intensivo ha facilitado el movimiento rápido de RNAi de un fenómeno biológico relativamente oscuro a una herramienta valiosa utilizada para silenciar la expresión de genes diana y realizar cribados genómicos funcionales a gran escala. De hecho, estudios recientes publicados en esta revista y en otros han demostrado el éxito del uso de ARNi para abordar el papel de la expresión de oncogén en líneas celulares de leucemia y para validar el potencial terapéutico del ARNi para tratar estos trastornos sanguíneos. Para avanzar en estas aplicaciones y obtener una apreciación del futuro de la ARNi tanto en la investigación básica como en el tratamiento de enfermedades causadas por la expresión génica aberrante, es importante comprender el proceso de la ARNi y sus limitaciones.

Prepublicado en línea como Sangre Documento de la primera edición, 12 de abril de 2005 DOI 10.1182 / blood-2004-12-4643.

Con el apoyo de subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud (subvenciones AI34 039 y CA62 220).


Explicación de la interferencia de ARN

Al permitir que los científicos apaguen selectivamente los genes, promete encender el mundo científico con su potencial terapéutico y sus aplicaciones de amplio alcance, incluidas las cebollas que no pueden hacerte llorar y los nuevos tratamientos para las enfermedades degenerativas. pero como funciona?

El proceso surge de una importante serie de experimentos llevados a cabo en la década de 1990 por los biólogos estadounidenses Craig Mello y Andrew Fire. Estaban inyectando gusanos con una pequeña porción de ARN que era la imagen genética en espejo de un gen muscular llamado unc-22. Los resultados fueron gusanos que se movían, al igual que otra familia de gusanos a los que se les había eliminado por completo el gen unc-22. Esto les dijo a Mello y Fire que el ARN que habían inyectado debió haber apagado o "silenciado" el gen del músculo en los animales inyectados.

Sobre la base de su trabajo inicial con gusanos, los dos científicos reconstruyeron lentamente la maquinaria molecular detrás de este proceso de "interferencia de ARN", revelando mientras lo hacían, lo que parece convertirse en uno de los instrumentos más poderosos en la caja de herramientas del biólogo molecular.

Mecanismo de protección evolutivo

La base de la interferencia del ARN data de la década de 1950, cuando los científicos descubrieron por primera vez que el ARN también puede existir en una forma bicatenaria (dsRNA), un poco como su pariente, el ADN. Los dsRNA pueden surgir de forma natural cuando las células son infectadas por ciertos patógenos, como virus como el VIH, y al saltar pedazos de material genético llamados transposones, que pueden dañar el ADN de una célula. Para hacer frente a estas amenazas, las células han desarrollado un mecanismo para degradar cualquier dsRNA que se produzca con el fin de bloquear la replicación del agente infractor.

La destrucción del dsRNA se logra mediante una enzima con el nombre apropiado llamada Dicer, que opera en asociación con una segunda enzima llamada Argonaute (llamada aleatoriamente por su parecido con una familia de pulpos, que a su vez fueron bautizados en honor a los marineros de la mitología griega que, liderado por Jason a bordo del Argo, buscó el Vellocino de Oro).

Juntas, estas enzimas inician el proceso de interferencia localizando el dsRNA y cortándolo, de modo que el gen que representa no pueda traducirse en una secuencia de proteína, "silenciando" efectivamente el gen. El mismo proceso opera en una amplia variedad de organismos, desde hongos y plantas hasta gusanos, ratones y humanos.

Explotación de RNAi

Pero, ¿cómo podemos sacarle provecho? La idea básica es repetir lo que Mello y Fire hicieron con sus gusanos y desactivar los genes causantes de problemas relacionados con ciertas enfermedades. Los genes de ARNi podrían enviarse a células vulnerables utilizando virus modificados o simplemente inyectarse en células específicas como ARN desnudo.

Por difícil que parezca, los investigadores ya están haciendo un progreso significativo para convertir este concepto en realidad. En 2006 Williams et al. publicaron un estudio en el que exploraron el uso de ARNi para evitar que los espermatozoides fertilicen los óvulos. Utilizaron la técnica para silenciar un gen que codifica una proteína de unión a espermatozoides que normalmente está presente en la superficie de los óvulos (huevos) humanos o de ratón. Los óvulos resultantes, que carecían de la proteína, no pudieron interactuar con los espermatozoides y, por lo tanto, permanecieron sin fertilizar. Dado que los anticonceptivos actuales implican la manipulación de hormonas femeninas o la colocación de dispositivos de cobre en el útero, los cuales pueden causar problemas a algunas personas, este método alternativo de desconectar temporalmente un gen que es esencial para la fertilización es una perspectiva muy atractiva como futuro nacimiento. estrategia de control.

"Factor de desgarro"

En una nota más ligera, aunque un poco más "llorosa", los investigadores del Instituto de Investigación de Cultivos y Alimentos de Nueva Zelanda han estado usando la misma técnica para silenciar un gen clave que es responsable del efecto desgarrador de cortar una cebolla.

El factor lagrimal es un compuesto de azufre llamado sin-propanetial-S-óxido, que irrita la parte frontal del ojo y provoca una mayor producción de lágrimas. Es producido por una vía química que involucra varios pasos catalizados por enzimas que convierten los químicos picantes en la cebolla, llamados sulfóxidos de aminoácidos, en el químico activo del llanto.

Cortar la pulpa de la cebolla libera estas enzimas, que incluyen una llamada alinasa y otra llamada factor lacrimatorio sintasa, de los compartimentos especiales donde normalmente se encuentran secuestradas dentro de las células de la cebolla.

Es este paso el que ha apuntado el equipo de Nueva Zelanda con RNAi. Han insertado una pequeña pieza de material genético que es la imagen especular del gen del factor lacrimatorio sintasa. Cuando esta imagen especular se empareja con el gen, los dos forman un segmento de dsRNA, que la célula degrada, evitando que el gen se exprese.

Ahora, en lugar de convertir los compuestos de azufre en el agente desgarrador, la cebolla los desvía hacia una ruta metabólica alternativa que produce moléculas aromatizantes. Como resultado, excitan las papilas gustativas en lugar de las glándulas lagrimales.

El Dr. Colin Eady, que dirige el proyecto, confía en el potencial de su "cebolla sin lágrimas". "Son una verdura tan versátil y nutritiva, y la cebolla es una de las principales fuentes de fibra dietética para muchos países, si podemos lograr que más personas cocinen y coman cebollas frescas, entonces eso tiene que ser un resultado positivo". , él dice. ¿Y quién podría estar en desacuerdo?

Enfermedad neurodegenerativa

Pero más importante que las cebollas que no pueden hacerte llorar es la posibilidad de usar RNAi para combatir ciertas enfermedades genéticas humanas. La investigadora Beverly Davidson y su equipo de la Universidad de Iowa han demostrado recientemente que afecciones como la enfermedad de Huntington pueden ser susceptibles de una terapia basada en interferencias de ARN (Nature Medicine doi: 10.1038 / nm1076).

Trabajando con ratones programados para desarrollar una condición degenerativa llamada ataxia espinocerebelosa, el equipo de Iowa ha silenciado con éxito el gen culpable en ratones de cinco semanas de edad para que no se produzca la proteína tóxica que codifica y se prevenga la enfermedad degenerativa. Después de seis meses de esta terapia génica, los ratones del estudio mostraron un movimiento normal y no mostraron signos de daño cerebral en comparación con los ratones no tratados, que desarrollaron síntomas.

A pesar de los resultados positivos de este estudio, que, como señala Davidson, es el "primer ejemplo de silenciamiento génico dirigido de un gen de la enfermedad en el cerebro de animales vivos [lo que sugiere] que este enfoque puede eventualmente ser útil para terapias humanas", Sigue habiendo cierto escepticismo sobre el posible éxito futuro de tratamientos como este.

Para empezar, el gen involucrado en Huntington está activo en una parte del cerebro diferente al gen examinado en este estudio. Acceder al gen de Huntington con los vectores virales utilizados en el estudio de Davidson no sería un asunto trivial. Sin embargo, en otras condiciones, muchos de los genes a los que se dirige están activos principalmente durante el desarrollo embrionario, por lo que parece factible silenciarlos en etapas posteriores de la vida, con efectos secundarios mínimos.

De todos modos, la edad podría convertirse en un problema, advierte Thomas Tuschl, investigador del Instituto Max Planck en Alemania y actor líder en el campo del silenciamiento génico. "El grupo de Davidson ha demostrado que pueden prevenir la enfermedad si comienzan la terapia temprano, antes de que los síntomas sean evidentes. No han demostrado si el tratamiento de un animal enfermo de 10 semanas mejoraría los síntomas. Para la mayoría de las aplicaciones médicas, los pacientes ya tienen síntomas cuando son diagnosticados ".

Sin embargo, este estudio no es un ejemplo aislado de la investigación de cómo la interferencia del ARN y el silenciamiento de genes podrían mejorar las terapias médicas en el futuro. Las posibilidades parecen infinitas y el tratamiento, al menos, parece estar desarrollándose rápidamente. Este campo es emocionante y progresa a un ritmo en el que podríamos cosechar los beneficios de la terapia génica en un futuro cercano en lugar de en un futuro lejano.


Interferencia entre virus y transposones en Drosophila.

Un trabajo reciente en el que participaron el Laboratorio de Biometría y Biología Evolutiva * y el Laboratorio de Infecciones Virales y Patología Comparada * muestra que las infecciones virales interfieren con la actividad de los elementos transponibles en Drosophila.

Los elementos transponibles (o transposones) son secuencias de ADN, que se presentan como parásitos de los genomas. Pueden moverse y multiplicarse a lo largo de los cromosomas. Son presente en todos los organismos y constituyen la mitad del genoma humano. Cuando se transponen, causan mutaciones, que puede ser perjudicial, pero también una fuente de innovación genética. La actividad de los elementos transponibles no es constante en el tiempo. Y si bien se sabe que ciertos factores, como el estrés, pueden desencadenar la transposición, la comprensión de la dinámica de estas secuencias dentro de los genomas sigue siendo solo parcial.

El estudio desarrollado por un equipo de investigación del Laboratorio de Biometría y Biología Evolutiva y del Laboratorio de Infecciones Virales y Patología Comparada, apoyado económicamente por el LabEx Ecofect en el marco del proyecto ERMIT, ha demostrado que Las infecciones virales son un nuevo factor en el origen de la modulación de la actividad de los elementos transponibles.. De hecho, al utilizar diferentes líneas de moscas de la fruta infectadas por el arbovirus Sindbis, parece que la cantidad de transcripciones de elementos transponibles, que son esenciales para la transposición, varía según la infección viral. Estas modulaciones involucran vías de interferencia de ARN, que están involucradas en la respuesta antiviral de la drosofilia.

Teniendo en cuenta que infecciones virales impacto de la actividad de los elementos transponibles, estos resultados sugieren que pueden jugar un papel en la modulación de la velocidad de la evolución del genoma.

Articulo de referencia

Roy, M., Viginier, B., Saint-Michel, É., Arnaud, F., Ratinier, M. y amp Fablet, M. (2020). La infección viral afecta las cantidades de transcripciones de elementos transponibles en Drosophila. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias, 117(22), 12249-12257.
doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2006106117

* Laboratorio de Biometría y Biología Evolutiva (LBBE - Unviersité Claude Bernard Lyon 1 / CNRS / VetAgro Sup)

* Laboratorio de Infecciones Virales y Patología Comparada (IVPC - Université Claude Bernard Lyon 1 / EPHE / INRAE)


Funciones y mecanismo de silenciamiento

La visión clásica de la función de miARN basada en los primeros descubrimientos de miARN ha sido análoga a un interruptor binario por el cual miARN reprime la traducción de algunos objetivos clave de ARNm para iniciar una transición del desarrollo. Sin embargo, estudios posteriores han ampliado enormemente esta definición. En las plantas, la mayoría de los miRNA se unen a la región codificante del mRNA con una complementariedad casi perfecta. Por otro lado, los miARN animales se unen con complementariedad parcial (excepto por una región semilla, residuos 2-8) a las regiones 3 y rsquo UTR del ARNm. Como tal, hay potencialmente cientos de objetivos por un solo miARN en animales en lugar de solo unos pocos [1]. Además, en los mamíferos, solo una pequeña parte de los objetivos predichos están involucrados en el desarrollo, y se prevé que el resto cubra una amplia gama de procesos moleculares y biológicos [2]. Por último, el silenciamiento de miRNA actúa a través de la represión de la traducción y la escisión del mRNA (y también la desestabilización, como se describe a continuación) (como se muestra, por ejemplo, en Bartel y colaboradores en la escisión dirigida por miR-196 de HOXB6 [26]). En conjunto, la visión moderna de la función de miARN ha sido que el miARN amortigua la expresión de muchas dianas de ARNm para optimizar la expresión, reforzar la identidad celular y agudizar las transiciones.

El mecanismo por el cual miARN media el silenciamiento del ARNm diana es todavía un área de investigación activa. Como se discutió anteriormente, el silenciamiento de ARN puede tomar la forma de escisión, desestabilización (que conduce a la posterior degradación del ARNm) o represión de la traducción. En las plantas, se ha encontrado que el modo predominante de silenciamiento del ARN es a través de la escisión catalizada por argonauta. Sin embargo, la contribución de estos diferentes modos de silenciamiento ha sido menos clara en los animales. Los análisis globales recientes del grupo Bartel en colaboración con Gygi e Ingolia y Weissman arrojan luz sobre esta cuestión. En un estudio de 2008, los grupos de Bartel y Gygi examinaron los cambios globales en el nivel de proteínas utilizando espectrometría de masas después de la introducción o deleción de miARN [1]. Sus resultados revelaron la represión de cientos de genes por miARN individuales y, lo que es más importante, la desestabilización del ARNm explica la mayoría de los objetivos altamente reprimidos (Figura 13.2).

Cortesía de Macmillan Publishers Limited. Usado con permiso. Fuente: Baek, Daehyun, et al. "El impacto de los microARN en la producción de proteínas". Nature 455, no. 7209 (2008): 64-71.

Figura 13.2: Cambios en proteínas y ARNm después de la pérdida de miR-223, de mensajes con al menos un sitio 8-mer 3 & rsquoUTR (azul) o al menos un 7-mer (naranja). Adoptado de Baek et al., 2008 (ref [1]). Copyright y copia 2008 Macmillan Publishers Limited.

Esto está respaldado por un estudio posterior que utiliza tanto RNA-seq como un nuevo perfil de ribosoma demostrado por primera vez por Inoglia y Weissman 2009 que permite el interrogatorio de las actividades de traducción global con resolución de subcodones [14]. Los resultados mostraron que la desestabilización del ARNm diana es el mecanismo predominante a través del cual el miARN reduce la producción de proteínas.


Ver el vídeo: RNA interference RNAi: by Nature Video (Junio 2022).