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El microADN es el subtipo más abundante de ADN circular extracromosómico (eccADN) en humanos, típicamente con una longitud de 200 a 400 pares de bases y enriquecido en secuencias genómicas no repetitivas con una alta densidad de exones. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Además, se ha encontrado que el microADN proviene de regiones con islas CpG que se encuentran comúnmente dentro de las UTR 5' y 3'. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Al producirse a partir de regiones de transcripción activa, se hipotetiza que el microADN puede formarse como un subproducto de la reparación del daño del ADN transcripcional. [ 5 ] También se piensa que el microADN surge de otras vías de reparación del ADN, principalmente debido a que las secuencias parentales del microADN tienen repeticiones directas de 2 a 15 pb en los extremos, lo que resulta en la reparación del deslizamiento de la replicación. [ 3 ] Aunque se descubrió recientemente, el papel que desempeña el microADN dentro y fuera de la célula aún no se comprende completamente. [ 5 ] Sin embargo, actualmente se cree que el microADN afecta la homeostasis celular a través de la unión a factores de transcripción y se ha utilizado como biomarcador de cáncer. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
Descubrimiento
El microADN se descubrió mediante protocolos similares a los de la extracción de eccADN. [ 5 ] Específicamente, se generaron clones de eccADN mediante amplificación por desplazamiento múltiple y se secuenciaron con secuenciación de Sanger , lo que condujo al descubrimiento del microADN. [ 5 ] Ahora que la secuenciación de alto rendimiento es una práctica más común, se ha obtenido la secuencia genómica completa del eccADN de mamíferos mediante la secuenciación de los productos de amplificación rodante del eccADN. [ 5 ] Posteriormente, se utilizaron métodos computacionales para identificar secuencias de unión en el ADN. [ 4 ] Los picos encontrados en longitudes de 180 y 380 pb se descubrieron como microADN y se caracterizaron por sus islas CpG y repeticiones directas flanqueantes de 2 a 15 pb. [ 4 ]
Desde su descubrimiento, el microADN se ha identificado en todos los tipos de tejido y en diversas muestras, incluyendo tejidos de ratón y líneas celulares de cáncer humano. [ 5 ] [ 6 ] Sin embargo, diferentes especies poseen sitios genómicos únicos que producen microADN específicamente. [ 5 ] Debido a que existen puntos genómicos comunes que producen microADN en múltiples tipos de células y tejidos dentro de una especie determinada, hay evidencia de que podrían no producirse únicamente como un subproducto de la síntesis de ADN. [ 5 ] No obstante, estudios han revelado agrupaciones separadas de microADN extraído de líneas celulares de diferentes tejidos, lo que sugiere que su formación podría estar vinculada al linaje celular y a entornos transcripcionales únicos presentes en diferentes tipos de células. [ 4 ] [ 5 ]
Biogénesis
Aunque la formación de microADN aún es incierta, se ha relacionado con la actividad transcripcional y múltiples vías de reparación del ADN. [ 3 ] [ 5 ] Dado que el microADN se produce a partir de áreas de alta actividad transcripcional/densidad de exones, podría formarse a partir de la reparación del ADN durante la transcripción. [ 5 ] Curiosamente, los híbridos de ADN:ARN de triple cadena formados durante la transcripción, denominados bucles R , tienden a formarse en islas CpG dentro de las regiones UTR 5' y 3', de forma similar al microADN. [ 3 ] [ 5 ] Los bucles R se correlacionan con el daño del ADN y la inestabilidad genética, lo que sugiere que el microADN puede formarse a partir del bucle de ADN de cadena simple (ADNsc) durante la respuesta al daño del ADN para los bucles R. [ 3 ] [ 5 ] [ 6 ]
En la replicación del ADN de repeticiones directas cortas (como las que se encuentran en las regiones flanqueantes de las fuentes de genes de microADN), es posible que se formen bucles de ADN, en la hebra parental o producto, a través del deslizamiento de la replicación. [ 3 ] [ 5 ] Para reparar esto, la vía de reparación de errores de apareamiento (MMR) puede eliminar el bucle y, tras la ligación de los extremos repetitivos, se puede producir microADN de cadena simple. [ 3 ] El microADN ss se convierte luego en ADN de doble cadena; este proceso aún se desconoce. [ 5 ] Es importante señalar que si el bucle se forma en la hebra recién replicada, no hay deleción consecuente en el genoma, mientras que las microdeleciones pueden formarse a partir de escisiones en la hebra molde. [ 3 ] [ 5 ] Para comprender el papel que MMR puede tener en la biogénesis del microADN, se realizó un análisis de la abundancia de microADN en células DT40 tras la eliminación de MSH3 , una proteína esencial en MMR. [ 3 ] [ 5 ] El microADN resultante de la línea celular DT40 MSH3-/- tenía un mayor enriquecimiento de islas CpG en comparación con el tipo silvestre, así como una reducción de más del 80% del microADN de doble cadena. [ 3 ] [ 5 ] Por lo tanto, se plantea la hipótesis de que la vía MMR es esencial para la producción de microADN a partir de islas no CpG en el genoma, mientras que el microADN enriquecido en CpG se forma mediante una vía de reparación diferente. [ 3 ]
Nuevamente, debido a la microhomología en el genoma molde, si hay una rotura de ADN o una pausa en la replicación (bloqueo de la horquilla de replicación), el ADN recién sintetizado puede circularizarse en microADN monocatenario. [ 3 ] [ 5 ] Esto significa que cuando el ADN molde se repara después de la creación del microADN, no hay deleción. [ 3 ]
El microADN creado a través de la vía MMR y el bloqueo de la horquilla de replicación es resultado de errores en la replicación del ADN; sin embargo, también hay evidencia de la presencia de microADN en células que no se dividen. [ 5 ] Esto significa que parte del microADN se produce a través de vías de reparación que también ocurren en células quiescentes, como a partir de los extremos 5' de los elementos LINE1 que se sabe que se transponen. [ 3 ] [ 5 ] Para moverse por el genoma, los transposones de ADN requieren transposasa para eliminar el transposón de su sitio original y catalizar su inserción en otro lugar del genoma. [ 3 ] Por lo tanto, el transposón se crea mediante dos roturas de ADN de doble cadena, creando también una microdeleción en el ADN. [ 3 ] Este fragmento de dsADN puede circularizarse a través de la circularización mediada por microhomología, creando un microADN de doble cadena. [ 3 ]
Trascendencia
Unión del factor de transcripción
Con una longitud de 200-400 pb, el microADN es demasiado pequeño para codificar proteínas; sin embargo, puede ser importante para la función de esponja molecular. [ 4 ] [ 5 ] Los factores de transcripción suelen unirse a secuencias promotoras o reguladoras en el extremo 5' del ADN para iniciar la transcripción. [ 5 ] Estos factores de transcripción también pueden unirse a sus respectivos sitios de reconocimiento en el microADN, ya que este suele originarse en las regiones 5' UTR de su gen parental, actuando así como una esponja para los factores de transcripción. [ 4 ] [ 5 ] Esto significa que el microADN puede controlar indirectamente la expresión génica y la homeostasis de la transcripción. [ 4 ] [ 5 ]
Aplicaciones oncológicas
En general, las moléculas de ácido nucleico presentes en el torrente sanguíneo, denominadas circulantes o libres, constituyen un biomarcador de enfermedad relativamente nuevo que se está investigando, incluso para el diagnóstico y la progresión del cáncer. [ 7 ] Estas moléculas, como el ADN libre circulante (ADNlc), se liberan en la sangre tras la muerte celular y, en casos de cáncer, pueden identificarse en función de las mutaciones conocidas en los oncogenes. [ 7 ]
Estudios recientes han extendido el uso de ácidos nucleicos libres de células como biomarcadores de cáncer al microADN. [ 7 ] El microADN libre de células se obtuvo del suero humano y de ratón y, debido a sus similitudes con el microADN derivado de células, como se describió anteriormente, se concluyó que el microADN libre de células se produce en la célula. [ 7 ] De manera similar, al comparar el tejido pulmonar antes y después de la extirpación del tumor, no se encontraron diferencias en las características clave del microADN circulante, excepto una tendencia inesperada de secuencias de microADN circulante más largas en pacientes con cáncer antes de la extirpación del tumor. [ 7 ] Se encontró que la longitud del microADN libre de células era más corta después de la cirugía. [ 7 ]
El ADN libre circulante se elimina rápidamente de la sangre, lo que dificulta su uso como biomarcador de cáncer. [ 7 ] Sin embargo, debido a que el ADN circular no es susceptible a la rotura por RNasa y exonucleasa , es más estable que el ADN lineal. [ 5 ] [ 7 ] En combinación con el alargamiento observado del microADN circulante en el suero de pacientes con cáncer, esto convierte al microADN circulante en un buen biomarcador de cáncer tanto para el diagnóstico como para la progresión después del tratamiento. [ 7 ]
Véase también
Referencias
- ↑ "Archivo:CpG vs CG bp.svg - Wikipedia" . commons.wikimedia.org . 31 de enero de 2016. Consultado el 16 de noviembre de 2021 .
- ↑ Shibata Y, Kumar P, Layer R, Willcox S, Gagan JR, Griffith JD, Dutta A (abril de 2012). " MicroADN extracromosómico y microdeleciones cromosómicas en tejidos normales" . Science . 336 (6077): 82–86 . Bibcode : 2012Sci...336...82S . doi : 10.1126/science.1213307 . PMC 3703515. PMID 22403181 .
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- ADN
