Articulo de referencia

Elemento nuclear corto intercalado

Estructura genética de las proteínas LINE1 y SINE humanas y murinas . Los elementos nucleares intercalados cortos ( SINE ) son elementos transponibles (ET) no autónomos y no cod...

Estructura genética de las proteínas LINE1 y SINE humanas y murinas .

Los elementos nucleares intercalados cortos ( SINE ) son elementos transponibles (ET) no autónomos y no codificantes , con una longitud aproximada de 100 a 700 pares de bases . [ 1 ] Son una clase de retrotransposones , elementos de ADN que se amplifican a lo largo de los genomas eucariotas , a menudo mediante intermediarios de ARN . Los SINE componen aproximadamente el 13 % del genoma de los mamíferos . [ 2 ]

Las regiones internas de los SINE se originan a partir del ARNt y permanecen altamente conservadas, lo que sugiere una presión positiva para preservar la estructura y la función de los SINE. [ 3 ] Si bien los SINE están presentes en muchas especies de vertebrados e invertebrados, a menudo son específicos de linaje, lo que los convierte en marcadores útiles de evolución divergente entre especies. La variación del número de copias y las mutaciones en la secuencia SINE permiten construir filogenias basadas en las diferencias de los SINE entre especies. Los SINE también están implicados en ciertos tipos de enfermedades genéticas en humanos y otros eucariotas .

En esencia, los elementos nucleares intercalados cortos (SINE) son parásitos genéticos que evolucionaron muy temprano en la historia de los eucariotas para utilizar la maquinaria proteica del organismo, así como para cooptar la maquinaria de elementos genómicos parasitarios similares. La simplicidad de estos elementos les permite persistir y amplificarse con notable éxito (mediante retrotransposición) dentro de los genomas eucariotas. Estos "parásitos", que se han vuelto omnipresentes en los genomas, pueden ser muy perjudiciales para los organismos, como se analiza más adelante. Sin embargo, los eucariotas han logrado integrar los SINE en diferentes vías de señalización, metabólicas y reguladoras, y se han convertido en una importante fuente de variabilidad genética. Parecen desempeñar un papel particularmente importante en la regulación de la expresión génica y la creación de genes de ARN . Esta regulación se extiende a la reorganización de la cromatina y la regulación de la arquitectura genómica. Los diferentes linajes, mutaciones y actividades entre los eucariotas hacen de los SINE una herramienta útil en el análisis filogenético.

Clasificación y estructura

Los SINEs se clasifican como retrotransposones sin LTR porque no contienen repeticiones terminales largas (LTR) . [ 4 ] Hay tres tipos de SINEs comunes a vertebrados e invertebrados: CORE-SINEs, V-SINEs y AmnSINEs. [ 3 ] Los SINEs tienen regiones internas de 50 a 500 pares de bases que contienen un segmento derivado de ARNt con cajas A y B que sirven como promotor interno para la ARN polimerasa III . [ 5 ] [ 3 ]

Estructura interna

Los SINE se caracterizan por sus diferentes módulos, que son esencialmente una sección de su secuencia. Los SINE pueden, pero no necesariamente tienen que poseer una cabeza, un cuerpo y una cola. La cabeza se encuentra en el extremo 5' de los elementos nucleares cortos intercalados y se deriva evolutivamente de un ARN sintetizado por la ARN polimerasa III, como los ARN ribosómicos y los ARNt; la cabeza 5' indica de qué elemento endógeno se derivó el SINE y pudo utilizar parasitariamente su maquinaria transcripcional. [ 1 ] Por ejemplo, el 5' del SINE Alu se deriva del ARN 7SL , una secuencia transcrita por la ARN polimerasa III, dando lugar al elemento de ARN de SRP, una ribonucleoproteína abundante. [ 6 ] El cuerpo de los SINE posee un origen desconocido, pero a menudo comparte mucha homología con un LINE correspondiente , lo que permite a los SINE cooptar parasitariamente endonucleasas codificadas por LINE (que reconocen ciertos motivos de secuencia). Por último, la cola 3′ de los SINE está compuesta por repeticiones simples cortas de longitud variable; estas repeticiones simples son sitios donde dos (o más) elementos nucleares cortos intercalados pueden combinarse para formar un SINE dimérico. [ 7 ] Los elementos nucleares cortos intercalados que solo poseen una cabeza y una cola se denominan SINE simples, mientras que los elementos nucleares cortos intercalados que también poseen un cuerpo o son una combinación de dos o más SINE se denominan SINE complejos. [ 1 ]

Transcripción

Los elementos nucleares intercalados cortos (SINE) son transcritos por la ARN polimerasa III, la cual se sabe que transcribe el ARN ribosómico y el ARNt , dos tipos de ARN vitales para el ensamblaje ribosomal y la traducción del ARNm . [ 8 ] Los SINE, al igual que los ARNt y muchos ARN nucleares pequeños, poseen un promotor interno y, por lo tanto, se transcriben de manera diferente a la mayoría de los genes codificadores de proteínas. [ 1 ] En otras palabras, los elementos nucleares intercalados cortos tienen sus elementos promotores clave dentro de la propia región transcrita. Aunque son transcritos por la ARN polimerasa III, los SINE y otros genes que poseen promotores internos reclutan maquinaria y factores transcripcionales diferentes a los genes que poseen promotores corriente arriba. [ 9 ]

Efectos sobre la expresión génica

Los cambios en la estructura cromosómica influyen en la expresión génica principalmente al afectar la accesibilidad de los genes a la maquinaria transcripcional. El cromosoma posee un sistema de organización del genoma muy complejo y jerárquico. Este sistema, que incluye histonas , grupos metilo , grupos acetilo y una variedad de proteínas y ARN, permite que diferentes dominios dentro de un cromosoma sean accesibles a polimerasas, factores de transcripción y otras proteínas asociadas en distintos grados. [ 10 ] Además, la forma y la densidad de ciertas áreas de un cromosoma pueden afectar la forma y la densidad de regiones vecinas (o incluso distantes) en el cromosoma a través de la interacción facilitada por diferentes proteínas y elementos. Los ARN no codificantes, como los elementos nucleares intercalados cortos (SNI), que se sabe que se asocian con la estructura de la cromatina y contribuyen a ella, pueden desempeñar un papel fundamental en la regulación de la expresión génica. [ 11 ] Los SNI también pueden participar en la regulación génica modificando la arquitectura genómica.

De hecho, Usmanova et al. 2008 sugirieron que los elementos nucleares intercalados cortos pueden servir como señales directas en el reordenamiento y la estructura de la cromatina . El artículo examinó la distribución global de SINE en cromosomas de ratón y humanos y determinó que esta distribución era muy similar a las distribuciones genómicas de genes y motivos CpG . [ 12 ] La distribución de SINE a genes fue significativamente más similar que la de otros elementos genéticos no codificantes e incluso difirió significativamente de la distribución de elementos nucleares intercalados largos. [ 12 ] Esto sugirió que la distribución de SINE no era un mero accidente causado por la retrotransposición mediada por LINE, sino que los SINE poseían un papel en la regulación génica. Además, los SINE frecuentemente contienen motivos para proteínas policomb YY1 . [ 12 ] YY1 es una proteína de dedo de zinc que actúa como represor transcripcional para una amplia variedad de genes esenciales para el desarrollo y la señalización. [ 13 ] Se cree que la proteína Polycomb YY1 media la actividad de las histonas deacetilasas y las histonas acetiltransferasas para facilitar la reorganización de la cromatina; esto suele ser para facilitar la formación de heterocromatina (estado de silenciamiento génico). [ 14 ] Por lo tanto, el análisis sugiere que los elementos nucleares cortos intercalados pueden funcionar como un 'potenciador de señal' en el silenciamiento dependiente de Polycomb de conjuntos de genes a través de la reorganización de la cromatina. [ 12 ] En esencia, es el efecto acumulativo de muchos tipos de interacciones lo que lleva a la diferencia entre la eucromatina , que no está compactada y generalmente es más accesible a la maquinaria transcripcional, y la heterocromatina , que está compactada y generalmente no es accesible a la maquinaria transcripcional; los SINE parecen desempeñar un papel evolutivo en este proceso.

Además de afectar directamente la estructura de la cromatina, existen varias formas en que los SINE pueden regular la expresión génica. Por ejemplo, el ARN largo no codificante puede interactuar directamente con represores y activadores transcripcionales, atenuando o modificando su función. [ 15 ] Este tipo de regulación puede ocurrir de diferentes maneras: el transcrito de ARN puede unirse directamente al factor de transcripción como corregulador; también, el ARN puede regular y modificar la capacidad de los correguladores para asociarse con el factor de transcripción. [ 15 ] Por ejemplo, se sabe que Evf-2, un cierto ARN largo no codificante, funciona como coactivador de ciertos factores de transcripción homeobox que son críticos para el desarrollo y la organización del sistema nervioso. [ 16 ] Además, los transcritos de ARN pueden interferir con la funcionalidad del complejo transcripcional al interactuar o asociarse con las ARN polimerasas durante los procesos de transcripción o carga. [ 15 ] Además, los ARN no codificantes como los SINE pueden unirse o interactuar directamente con el dúplex de ADN que codifica el gen y, por lo tanto, impedir su transcripción. [ 15 ]

Además, muchos ARN no codificantes se distribuyen cerca de genes codificantes de proteínas, a menudo en sentido inverso. Esto es especialmente cierto para los elementos nucleares intercalados cortos, como se observa en Usmanova et al. Estos ARN no codificantes, que se encuentran adyacentes o se superponen a conjuntos de genes, proporcionan un mecanismo mediante el cual se pueden reclutar factores y maquinaria de transcripción para aumentar o reprimir la transcripción de genes locales. El ejemplo particular de los SINE que potencialmente reclutan al represor transcripcional YY1 de Polycomb se analiza más arriba. [ 12 ] Alternativamente, también proporciona un mecanismo mediante el cual se puede limitar y regular la expresión génica local, ya que los complejos transcripcionales pueden impedir o evitar que los genes cercanos se transcriban. Hay investigaciones que sugieren que este fenómeno se observa particularmente en la regulación génica de células pluripotentes. [ 17 ]

En conclusión, los ARN no codificantes, como los elementos nucleares cortos intercalados (SINE), son capaces de afectar la expresión génica en múltiples niveles y de diversas maneras. Se cree que estos elementos están profundamente integrados en una compleja red reguladora capaz de ajustar con precisión la expresión génica en todo el genoma eucariota.

Propagación y regulación

El ARN transcrito a partir del elemento nuclear intercalado corto no codifica ningún producto proteico, pero no obstante se transcribe inversamente y se inserta de nuevo en una región alternativa del genoma. Por esta razón, se cree que los elementos nucleares intercalados cortos han coevolucionado con los elementos nucleares intercalados largos (LINE), ya que los LINE sí codifican productos proteicos que les permiten ser transcritos inversamente e integrados de nuevo en el genoma. [ 4 ] Se cree que los SINE han cooptado las proteínas codificadas por los LINE que están contenidas en 2 marcos de lectura. El marco de lectura abierto 1 (ORF 1) codifica una proteína que se une al ARN y actúa como chaperona para facilitar y mantener la estructura del complejo proteína-ARN del LINE. [ 18 ] El marco de lectura abierto 2 (ORF 2) codifica una proteína que posee actividades tanto de endonucleasa como de transcriptasa inversa. [ 19 ] Esto permite que el ARNm de LINE se transcriba inversamente a ADN y se integre en el genoma basándose en los motivos de secuencia reconocidos por el dominio endonucleasa de la proteína.

LINE-1 (L1) se transcribe y retrotranspone con mayor frecuencia en la línea germinal y durante el desarrollo temprano; como resultado, los SINE se mueven más por el genoma durante estos períodos. La transcripción de SINE está regulada negativamente por factores de transcripción en las células somáticas después del desarrollo temprano, aunque el estrés puede causar la regulación positiva de SINE normalmente silentes. [ 20 ] Los SINE pueden transferirse entre individuos o especies mediante transferencia horizontal a través de un vector viral . [ 21 ]

Se sabe que los SINE comparten homología de secuencia con los LINE, lo que proporciona una base para que la maquinaria de los LINE pueda transcribir inversamente e integrar los transcritos de SINE. [ 22 ] Alternativamente, se cree que algunos SINE utilizan un sistema mucho más complejo de integración en el genoma; este sistema implica el uso de rupturas aleatorias de ADN de doble cadena (en lugar de la endonucleasa codificada por elementos nucleares intercalados largos relacionados que crean un sitio de inserción). [ 22 ] Estas rupturas de ADN se utilizan para activar la transcriptasa inversa, integrando finalmente el transcrito de SINE en el genoma. [ 22 ] Sin embargo, los SINE dependen de enzimas codificadas por otros elementos de ADN y, por lo tanto, se conocen como retrotransposones no autónomos, ya que dependen de la maquinaria de los LINE, que se conocen como retrotransposones autónomos. [ 23 ]

La teoría de que los elementos nucleares intercalados cortos han evolucionado para utilizar la maquinaria de retrotransposones de los elementos nucleares intercalados largos está respaldada por estudios que examinan la presencia y distribución de LINEs y SINEs en taxones de diferentes especies. [ 24 ] Por ejemplo, los LINEs y SINEs en roedores y primates muestran una homología muy fuerte en el motivo del sitio de inserción. [ 24 ] Esta evidencia es la base del mecanismo propuesto en el que la integración del transcrito SINE puede ser cooptada con productos proteicos codificados por LINE. Esto se demuestra específicamente mediante un análisis detallado de más de 20 especies de roedores perfiladas de LINEs y SINEs, principalmente L1s y B1s respectivamente; estas son familias de LINEs y SINEs que se encuentran con alta frecuencia en roedores junto con otros mamíferos. [ 24 ] El estudio buscó proporcionar claridad filogenética dentro del contexto de la actividad de LINE y SINE.

El estudio llegó a un taxón candidato que se creía que era el primer caso de extinción de L1 LINE; como era de esperar, descubrió que no había evidencia que sugiriera que la actividad de B1 SINE ocurrió en especies que no tenían actividad de L1 LINE. [ 24 ] Además, el estudio sugirió que el silenciamiento del elemento nuclear intercalado corto B1 de hecho ocurrió antes de la extinción del elemento nuclear intercalado largo L1; esto se debe al hecho de que los B1 SINE están silenciados en el género más estrechamente relacionado con el género que no contiene L1 LINE activos (aunque el género con silenciamiento de B1 SINE todavía contiene L1 LINE activos). [ 24 ] También se encontró otro género que contenía de manera similar elementos nucleares intercalados largos L1 activos pero no contenía elementos nucleares intercalados cortos B1; no se encontró el escenario opuesto, en el que los B1 SINE activos estuvieran presentes en un género que no poseía L1 LINE activos. [ 24 ] Este resultado era previsible y respalda firmemente la teoría de que los SINE han evolucionado para incorporar las proteínas de unión a ARN, las endonucleasas y las transcriptasas inversas codificadas por los LINE. En taxones que no transcriben ni traducen activamente los productos proteicos de los elementos nucleares intercalados largos, los SINE carecen de la base teórica para retrotransponerse dentro del genoma. Por lo tanto, los resultados obtenidos en Rinehart et al. apoyan ampliamente el modelo actual de retrotransposición de SINE.

Efectos de la transposición de SINE

La inserción de un SINE aguas arriba de una región codificante puede provocar la reordenación de exones o cambios en la región reguladora del gen. La inserción de un SINE en la secuencia codificante de un gen puede tener efectos perjudiciales, y la transposición no regulada puede causar enfermedades genéticas . Se cree que la transposición y recombinación de SINEs y otros elementos nucleares activos son una de las principales contribuciones a la diversidad genética entre linajes durante la especiación. [ 21 ]

SINEs comunes

Se cree que los elementos nucleares intercalados cortos (SINE) tienen un origen parasitario en los genomas eucariotas. Estos SINE han mutado y se han replicado numerosas veces a lo largo de la escala evolutiva, dando lugar a muchos linajes diferentes. Su origen evolutivo temprano ha propiciado su presencia generalizada en numerosos linajes eucariotas.

Los elementos Alu , elementos nucleares cortos intercalados de aproximadamente 300 nucleótidos, son los SINE más comunes en humanos, con más de 1.000.000 de copias en todo el genoma, lo que representa más del 10 por ciento del genoma total; esto no es infrecuente entre otras especies. [ 25 ] Las diferencias en el número de copias de elementos Alu pueden usarse para distinguir entre especies de primates y construir filogenias de las mismas. [ 21 ] Los caninos difieren principalmente en su abundancia de repeticiones SINEC_Cf en todo el genoma, en lugar de otras mutaciones a nivel de gen o alelo. Estos SINE específicos de los perros pueden codificar un sitio aceptor de empalme, alterando las secuencias que aparecen como exones o intrones en cada especie. [ 26 ]

Aparte de los mamíferos, los SINE pueden alcanzar altos números de copias en una variedad de especies, incluyendo vertebrados no óseos ( tiburón elefante ) y algunas especies de peces óseos ( celacantos ). [ 27 ] En las plantas, los SINE suelen estar restringidos a especies estrechamente relacionadas y han surgido, disminuido y desaparecido con frecuencia durante la evolución. [ 28 ] Sin embargo, algunas familias de SINE, como los Au-SINE [ 29 ] y los Angio-SINE [ 30 ], están inusualmente extendidas en muchas especies de plantas a menudo no relacionadas.

Enfermedades

Existen más de 50 enfermedades humanas asociadas con los SINE. [ 20 ] Cuando se insertan cerca o dentro del exón, los SINE pueden causar un empalme incorrecto, convertirse en regiones codificantes o cambiar el marco de lectura , lo que a menudo conduce a fenotipos de enfermedades en humanos y otros animales. [ 26 ] La inserción de elementos Alu en el genoma humano está asociada con cáncer de mama , cáncer de colon , leucemia , hemofilia , enfermedad de Dent , fibrosis quística , neurofibromatosis y muchas otras. [ 4 ]

microARN

El papel de los elementos nucleares intercalados cortos en la regulación génica dentro de las células ha sido respaldado por múltiples estudios. Uno de estos estudios examinó la correlación entre una cierta familia de SINEs con microARN (en el pez cebra ). [ 31 ] La familia específica de SINEs examinada fue la de Anamnia V-SINEs; esta familia de elementos nucleares intercalados cortos se encuentra a menudo en la región no traducida del extremo 3' de muchos genes y está presente en los genomas de vertebrados. [ 31 ] El estudio incluyó un análisis computacional en el que se examinó la distribución genómica y la actividad de los Anamnia V-SINEs en el pez cebra Danio rerio ; además, se analizó el potencial de estos V-SINEs para generar nuevos loci de microARN. [ 31 ] Se encontró que los genes que se predijo que poseían V-SINEs eran el objetivo de microARN con valores E de hibridación significativamente más altos (en relación con otras áreas del genoma). [ 31 ] Los genes que tenían altos valores E de hibridación eran genes particularmente involucrados en vías metabólicas y de señalización. [ 31 ] Casi todos los miRNA identificados que tienen una fuerte capacidad de hibridar con motivos de secuencia V-SINE putativos en genes han sido identificados (en mamíferos) con funciones reguladoras. [ 31 ] Estos resultados que establecen una correlación entre elementos nucleares cortos intercalados y diferentes microARN reguladores sugieren fuertemente que los V-SINE tienen un papel significativo en la atenuación de respuestas a diferentes señales y estímulos relacionados con el metabolismo, la proliferación y la diferenciación. Se deben realizar muchos otros estudios para establecer la validez y el alcance del papel de los retrotransposones de elementos nucleares cortos intercalados en redes reguladoras de expresión génica. En conclusión, aunque no se sabe mucho sobre el papel y el mecanismo por el cual los SINEs generan loci de genes de miRNA, generalmente se entiende que los SINEs han jugado un papel evolutivo significativo en la creación de "genes de ARN", esto también se menciona más arriba en SINEs y pseudogenes.

Con tales evidencias que sugieren que los elementos nucleares cortos intercalados han sido fuentes evolutivas para la generación de loci de microARN, es importante discutir más a fondo las posibles relaciones entre ambos, así como el mecanismo por el cual el microARN regula la degradación del ARN y, más ampliamente, la expresión génica. Un microARN es un ARN no codificante generalmente de 22 nucleótidos de longitud. [ 32 ] Este oligonucleótido no codificante de proteínas generalmente se transcribe a partir de una secuencia de ADN nuclear más larga por la ARN polimerasa II, que también es responsable de la transcripción de la mayoría de los ARNm y snARN en eucariotas. [ 33 ] Sin embargo, algunas investigaciones sugieren que algunos microARN que poseen elementos nucleares cortos intercalados aguas arriba se transcriben por la ARN polimerasa III, que está ampliamente implicada en el ARN ribosómico y el ARNt, dos transcritos vitales para la traducción del ARNm. [ 34 ] Esto proporciona un mecanismo alternativo por el cual los elementos nucleares cortos intercalados podrían estar interactuando con o mediando en redes de regulación génica que involucran microARN.

Las regiones genómicas que producen miRNA pueden ser genes de ARN independientes, a menudo antisentido para genes codificadores de proteínas vecinos, o pueden encontrarse dentro de los intrones de genes codificadores de proteínas. [ 35 ] La colocalización de microARN y genes codificadores de proteínas proporciona una base mecanicista mediante la cual el microARN regula la expresión génica. Además, Scarpato et al. revelan (como se mencionó anteriormente) que los genes que se predijo que poseían elementos nucleares intercalados cortos (SINE) mediante análisis de secuencia fueron atacados e hibridados por microARN significativamente más que otros genes. [ 31 ] Esto proporciona una ruta evolutiva por la cual los SINE parásitos fueron cooptados y utilizados para formar genes de ARN (como los microARN) que han evolucionado para desempeñar un papel en redes complejas de regulación génica.

Los microARN se transcriben como parte de cadenas de ARN más largas, generalmente de unos 80 nucleótidos, que mediante el apareamiento de bases complementarias pueden formar estructuras de horquilla [ 36 ]. Estas estructuras son reconocidas y procesadas en el núcleo por la proteína nuclear Región Crítica 8 del Síndrome de DiGeorge (DGCR8), que recluta y se asocia con la proteína Drosha [ 37 ] . Este complejo es responsable de escindir algunas de las estructuras de horquilla del pre-microARN, que se transporta al citoplasma. El pre-miARN es procesado por la proteína DICER en una doble cadena de 22 nucleótidos [ 38 ] . Posteriormente, una de las cadenas se incorpora a un complejo de silenciamiento inducido por ARN (RISC) multiproteico [ 39 ] . Entre estas proteínas se encuentran proteínas de la familia Argonaute, que son cruciales para la capacidad del complejo de interactuar con el ARNm diana y reprimir su traducción [ 40 ] .

Comprender las diferentes formas en que el microARN regula la expresión génica, incluyendo la traducción y degradación del ARNm, es clave para comprender el papel evolutivo potencial de los SINE en la regulación génica y en la generación de loci de microARN. Esto, además del papel directo de los SINE en las redes reguladoras (como se discute en los SINE como ARN largos no codificantes) es crucial para comenzar a comprender la relación entre los SINE y ciertas enfermedades. Múltiples estudios han sugerido que el aumento de la actividad de SINE se correlaciona con ciertos perfiles de expresión génica y la regulación postranscripcional de ciertos genes. [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] De hecho, Peterson et al. 2013 demostraron que la alta expresión de ARN SINE se correlaciona con la regulación negativa postranscripcional de BRCA1 , un supresor tumoral implicado en múltiples formas de cáncer, a saber, cáncer de mama. [ 43 ] Además, los estudios han establecido una fuerte correlación entre la movilización transcripcional de los SINE y ciertos cánceres y condiciones como la hipoxia; Esto puede deberse a la inestabilidad genómica causada por la actividad de SINE, así como a efectos posteriores más directos. [ 42 ] Los SINE también se han visto implicados en innumerables enfermedades. En esencia, los elementos nucleares cortos intercalados se han integrado profundamente en innumerables vías reguladoras, metabólicas y de señalización, desempeñando así un papel inevitable en la aparición de enfermedades. Aún queda mucho por descubrir sobre estos parásitos genómicos, pero es evidente que desempeñan un papel significativo en los organismos eucariotas.

SINEs y pseudogenes

La actividad de los SINEs, sin embargo, tiene vestigios genéticos que no parecen desempeñar un papel significativo, positivo o negativo, y se manifiestan en el genoma como pseudogenes . Sin embargo, los SINEs no deben confundirse con los pseudogenes de ARN. [ 1 ] En general, los pseudogenes se generan cuando los ARNm procesados ​​de genes codificadores de proteínas se transcriben inversamente y se incorporan de nuevo al genoma (los pseudogenes de ARN son genes de ARN transcritos inversamente). [ 44 ] Los pseudogenes generalmente no tienen función, ya que descienden de ARN procesados ​​independientemente de su contexto evolutivo, que incluye intrones y diferentes elementos reguladores que permiten la transcripción y el procesamiento. Estos pseudogenes, aunque no funcionales, pueden en algunos casos poseer promotores, islas CpG y otras características que permiten la transcripción; por lo tanto, aún pueden transcribirse y pueden tener un papel en la regulación de la expresión génica (como los SINEs y otros elementos no codificantes). [ 44 ] Los pseudogenes se diferencian de los SINE en que se derivan de ARN transcrito funcional, mientras que los SINE son elementos de ADN que se retrotransponen mediante la cooptación de la maquinaria transcripcional de los genes de ARN. Sin embargo, hay estudios que sugieren que los elementos retrotransponibles, como los elementos nucleares intercalados cortos, no solo son capaces de copiarse en regiones alternativas del genoma, sino que también pueden hacerlo con genes aleatorios. [ 45 ] [ 46 ] Por lo tanto, los SINE pueden desempeñar un papel vital en la generación de pseudogenes, que a su vez se sabe que participan en redes reguladoras. Este es quizás otro medio por el cual los SINE han podido influir y contribuir a la regulación génica.

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 Vassetzky NS, Kramerov DA (enero de 2013). "SINEBase: una base de datos y herramienta para el análisis de SINE" . Nucleic Acids Research . 41 (número especial de bases de datos): D83-9. doi : 10.1093/nar/gks1263 . PMC 3531059. PMID 23203982 .  
  2. Ishak, Charles A.; De Carvalho, Daniel D. (2020). "Reactivación de retroelementos endógenos en el desarrollo y la terapia del cáncer" . Annual Review of Cancer Biology . 4 : 159–176 . doi : 10.1146/annurev-cancerbio-030419-033525 .
  3. ^ Sun FJ, Fleurdépine S, Bousquet-Antonelli C, Caetano-Anollés G, Deragon JM (enero de 2007 ) . "Tendencias evolutivas comunes para las estructuras de ARN SINE". Tendencias en Genética . 23 (1): 26– 33. doi : 10.1016/j.tig.2006.11.005 . PMID 17126948 . 
  4. 1 2 3 Hancks DC, Kazazian HH (junio de 2012). " Retrotransposones humanos activos: variación y enfermedad" . Current Opinion in Genetics & Development . 22 (3): 191– 203. doi : 10.1016/j.gde.2012.02.006 . PMC 3376660. PMID 22406018 .  
  5. Wicker T, Sabot F, Hua-Van A, Bennetzen JL, Capy P, Chalhoub B, et al. (diciembre de 2007). "Un sistema de clasificación unificado para elementos transponibles eucariotas". Nature Reviews. Genetics . 8 (12): 973– 82. doi : 10.1038/nrg2165 . PMID 17984973 . S2CID 32132898 .   
  6. Kriegs JO, Churakov G, Jurka J, Brosius J, Schmitz J (abril de 2007). "Historia evolutiva de los SINEs derivados del ARN 7SL en supraprimates". Trends in Genetics . 23 (4): 158– 61. doi : 10.1016/j.tig.2007.02.002 . PMID 17307271 . 
  7. Okada N, Hamada M, Ogiwara I, Ohshima K (diciembre de 1997). "SINEs y LINEs comparten secuencias 3' comunes: una revisión". Gene . 205 ( 1–2 ): 229–43 . doi : 10.1016/s0378-1119(97)00409-5 . PMID 9461397 . 
  8. Deininger PL, Batzer MA (octubre de 2002). "Retroelementos de mamíferos" . Genome Research . 12 (10): 1455– 65. doi : 10.1101/gr.282402 . PMID 12368238 . 
  9. White RJ (mayo de 2011). "Transcripción por la ARN polimerasa III : más compleja de lo que pensábamos". Nature Reviews. Genetics . 12 (7): 459– 63. doi : 10.1038/nrg3001 . PMID 21540878. S2CID 21123216 .  
  10. Kiefer JC (abril de 2007). "Epigenética en el desarrollo". Developmental Dynamics . 236 (4): 1144– 56. doi : 10.1002/dvdy.21094 . PMID 17304537 . 
  11. Rodríguez-Campos A, Azorín F (noviembre de 2007). "El ARN es un componente integral de la cromatina que contribuye a su organización estructural" . PLOS ONE . 2 (11) e1182. Bibcode : 2007PLoSO...2.1182R . doi : 10.1371/journal.pone.0001182 . PMC 2063516. PMID 18000552 .  
  12. 1 2 3 4 5 Usmanova NM, Kazakov VI, Tomilin NV (2008). "[Los SINEs en los genomas de mamíferos pueden servir como señales adicionales en la formación de heterocromatina facultativa]". Tsitologiia (en ruso). 50 (3): 256– 60. PMID 18664128 . 
  13. Shi Y, Seto E, Chang LS, Shenk T (octubre de 1991). "Represión transcripcional por YY1, una proteína humana relacionada con GLI-Krüppel, y alivio de la represión por la proteína E1A del adenovirus". Cell . 67 ( 2): 377–88 . doi : 10.1016/0092-8674(91)90189-6 . PMID 1655281. S2CID 19399858 .  
  14. Yao YL, Yang WM, Seto E (septiembre de 2001). " Regulación del factor de transcripción YY1 por acetilación y desacetilación" . Biología molecular y celular . 21 (17): 5979– 91. doi : 10.1128/mcb.21.17.5979-5991.2001 . PMC 87316. PMID 11486036 .  
  15. 1 2 3 4 Goodrich JA, Kugel JF (agosto de 2006). "Reguladores de ARN no codificante de la transcripción de la ARN polimerasa II". Nature Reviews. Biología Celular Molecular . 7 (8): 612– 6. doi : 10.1038/nrm1946 . PMID 16723972. S2CID 22274894 .  
  16. Feng J, Bi C, Clark BS, Mady R, Shah P, Kohtz JD (junio de 2006). "El ARN no codificante Evf-2 se transcribe a partir de la región ultraconservada Dlx-5/6 y funciona como un coactivador transcripcional de Dlx-2" . Genes & Development . 20 (11): 1470–84 . doi : 10.1101/gad.1416106 . PMC 1475760. PMID 16705037 .  
  17. Luo S, Lu JY, Liu L, Yin Y, Chen C, Han X, et al. (mayo de 2016). "Los lncRNA divergentes regulan la expresión génica y la diferenciación de linajes en células pluripotentes" . Cell Stem Cell . 18 (5): 637– 52. doi : 10.1016/j.stem.2016.01.024 . PMID 26996597 .  
  18. Ewing AD, Ballinger TJ, Earl D, Harris CC, Ding L, Wilson RK, Haussler D (marzo de 2013). " La retrotransposición de transcripciones genéticas conduce a la variación estructural en los genomas de mamíferos" . Genome Biology . 14 (3) R22. doi : 10.1186/gb-2013-14-3-r22 . PMC 3663115. PMID 23497673 .  
  19. Mätlik K, Redik K, Speek M (2006). "El promotor antisentido L1 impulsa la transcripción específica de tejidos de genes humanos" . Journal of Biomedicine & Biotechnology . 2006 (1) 71753. doi : 10.1155/JBB/2006/71753 . PMC 1559930. PMID 16877819 .  
  20. 1 2 Beauregard A, Curcio MJ, Belfort M (2008). " El intercambio entre elementos retrotransponibles y sus huéspedes" . Annual Review of Genetics . 42 : 587–617 . doi : 10.1146/annurev.genet.42.110807.091549 . PMC 2665727. PMID 18680436 .  
  21. 1 2 3 Böhne A, Brunet F, Galiana-Arnoux D, Schultheis C, Volff JN (2008). "Elementos transponibles como impulsores de la diversidad genómica y biológica en vertebrados". Chromosome Research . 16 (1): 203– 15. doi : 10.1007/s10577-007-1202-6 . PMID 18293113 . S2CID 10510149 .  
  22. 1 2 3 Singer MF (marzo de 1982). "SINEs y LINEs: secuencias cortas y largas intercaladas altamente repetidas en genomas de mamíferos". Cell . 28 ( 3): 433– 4. doi : 10.1016/0092-8674(82)90194-5 . PMID 6280868. S2CID 22129236 .  
  23. Gogvadze E , Buzdin A (diciembre de 2009). "Retroelementos y su impacto en la evolución y el funcionamiento del genoma" . Cellular and Molecular Life Sciences . 66 (23): 3727–42 . doi : 10.1007/s00018-009-0107-2 . PMC 11115525. PMID 19649766. S2CID 23872541 .   
  24. 1 2 3 4 5 6 Rinehart TA, Grahn RA, Wichman HA (2005). "La extinción de SINE precedió a la extinción de LINE en roedores sigmodontinos: implicaciones para la dinámica y los mecanismos de retrotransposición". Cytogenetic and Genome Research . 110 ( 1– 4): 416– 25. doi : 10.1159/000084974 . PMID 16093694 . S2CID 36518754 .  
  25. Cordaux R, Batzer MA (octubre de 2009). " El impacto de los retrotransposones en la evolución del genoma humano" . Nature Reviews. Genetics . 10 (10): 691– 703. doi : 10.1038/nrg2640 . PMC 2884099. PMID 19763152 .  
  26. 1 2 Wang W, Kirkness EF (diciembre de 2005). "Los elementos intercalados cortos (SINEs) son una fuente importante de diversidad genómica canina" . Genome Research . 15 (12): 1798– 808. doi : 10.1101/gr.3765505 . PMC 1356118. PMID 16339378 .  
  27. Chalopin D, Naville M, Plard F, Galiana D, Volff JN (enero de 2015). "Análisis comparativo de elementos transponibles resalta la diversidad y evolución del mobiloma en vertebrados" . Genome Biology and Evolution . 7 (2): 567–80 . doi : 10.1093/gbe/evv005 . PMC 4350176. PMID 25577199 .  
  28. Kramerov DA, Vassetzky NS (diciembre de 2011). " Origen y evolución de los SINEs en genomas eucariotas" . Heredity . 107 (6): 487–95 . Bibcode : 2011Hered.107..487K . doi : 10.1038/hdy.2011.43 . PMC 3242629. PMID 21673742 .  
  29. Fawcett JA, Kawahara T, Watanabe H, Yasui Y (junio de 2006). "Una familia SINE ampliamente distribuida en el reino vegetal y su historia evolutiva". Plant Molecular Biology . 61 (3): 505– 14. Bibcode : 2006PMolB..61..505F . doi : 10.1007/s11103-006-0026-7 . PMID 16830182. S2CID 7840648 .  
  30. Seibt KM, Schmidt T, Heitkam T (febrero de 2020). "El dominio Angio 3' conservado define una superfamilia de elementos nucleares intercalados cortos (SINE) en plantas superiores" . The Plant Journal . 101 (3): 681– 699. Bibcode : 2020PlJ...101..681S . doi : 10.1111/tpj.14567 . PMID 31610059 . 
  31. 1 2 3 4 5 6 7 Scarpato M, Angelini C, Cocca E, Pallotta MM, Morescalchi MA, Capriglione T (septiembre de 2015). "Elementos de ADN intercalados cortos y miRNAs: ¿una nueva capa oculta de regulación genética en el pez cebra?". Chromosome Research . 23 (3): 533– 44. doi : 10.1007/s10577-015-9484-6 . PMID 26363800. S2CID 16759020 .  
  32. Ambros V (septiembre de 2004). " Las funciones de los microARN animales". Nature . 431 (7006): 350– 5. Bibcode : 2004Natur.431..350A . doi : 10.1038/nature02871 . PMID 15372042. S2CID 205210153 .  
  33. Lee Y, Kim M, Han J, Yeom KH, Lee S, Baek SH, Kim VN (octubre de 2004). " Los genes de microARN son transcritos por la ARN polimerasa II" . The EMBO Journal . 23 (20): 4051–60 . doi : 10.1038/sj.emboj.7600385 . PMC 524334. PMID 15372072 .  
  34. Faller M, Guo F (noviembre de 2008). "Biogenia de microARN: hay más de una forma de despellejar un gato" . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Mecanismos de regulación genética . 1779 (11): 663–7 . doi : 10.1016/j.bbagrm.2008.08.005 . PMC 2633599. PMID 18778799 .  
  35. Lau NC, Lim LP, Weinstein EG, Bartel DP (octubre de 2001). "Una clase abundante de ARN pequeños con probables funciones reguladoras en Caenorhabditis elegans". Science . 294 ( 5543): 858– 62. Bibcode : 2001Sci...294..858L . doi : 10.1126/science.1065062 . PMID 11679671. S2CID 43262684 .  
  36. Cai X, Hagedorn CH, Cullen BR (diciembre de 2004). "Los microARN humanos se procesan a partir de transcripciones poliadeniladas con caperuza que también pueden funcionar como ARNm" . RNA . 10 ( 12): 1957– 66. doi : 10.1261/rna.7135204 . PMC 1370684. PMID 15525708 .  
  37. ^ Lee Y, Ahn C, Han J, Choi H, Kim J, Yim J, et al. (Septiembre de 2003). "La ARNasa III nuclear Drosha inicia el procesamiento de microARN". Naturaleza . 425 (6956): 415– 9. Bibcode : 2003Natur.425..415L . doi : 10.1038/naturaleza01957 . PMID 14508493 . S2CID 4421030 .   
  38. Bartel DP (enero de 2004). "MicroARN: genómica, biogénesis, mecanismo y función" . Cell . 116 (2): 281–97 . doi : 10.1016/s0092-8674(04)00045-5 . PMID 14744438 . 
  39. Schwarz DS, Zamore PD (mayo de 2002). "¿Por qué los miRNAs viven en el miRNP?" . Genes & Development . 16 (9): 1025– 31. doi : 10.1101/gad.992502 . PMID 12000786 . 
  40. Pratt AJ, MacRae IJ (julio de 2009). "El complejo de silenciamiento inducido por ARN: una máquina versátil de silenciamiento génico" . The Journal of Biological Chemistry . 284 (27): 17897–901 . doi : 10.1074/jbc.R900012200 . PMC 2709356. PMID 19342379 .  
  41. Nätt D, Johansson I, Faresjö T, Ludvigsson J, Thorsell A (2015). "El cortisol alto en niños de 5 años causa pérdida de metilación del ADN en retrotransposones SINE: un posible papel de ZNF263 en enfermedades relacionadas con el estrés" . Epigenética Clínica . 7 (1) 91. doi : 10.1186/s13148-015-0123- z . PMC 4559301. PMID 26339299 .  
  42. 1 2 Pal A, Srivastava T, Sharma MK, Mehndiratta M, Das P, Sinha S, Chattopadhyay P (noviembre de 2010). " La metilación aberrante y la movilización transcripcional asociada de elementos Alu contribuyen a la inestabilidad genómica en la hipoxia" . Journal of Cellular and Molecular Medicine . 14 (11): 2646– 54. doi : 10.1111/j.1582-4934.2009.00792.x . PMC 4373486. PMID 19508390 .  
  43. 1 2 Peterson M, Chandler VL, Bosco G (abril de 2013). "La alta expresión de ARN SINE se correlaciona con la regulación negativa postranscripcional de BRCA1" . Genes . 4 ( 2): 226– 43. doi : 10.3390/genes4020226 . PMC 3899967. PMID 24705161 .  
  44. 1 2 Vanin EF (1985). "Pseudogenes procesados: características y evolución". Annual Review of Genetics . 19 : 253–72 . doi : 10.1146/annurev.ge.19.120185.001345 . PMID 3909943 . 
  45. Dewannieux M, Esnault C, Heidmann T (septiembre de 2003). "Retrotransposición mediada por LINE de secuencias Alu marcadas". Nature Genetics . 35 (1): 41–8 . doi : 10.1038/ng1223 . PMID 12897783. S2CID 32151696 .  
  46. Jurka J (diciembre de 2004). "Impacto evolutivo de los elementos repetitivos Alu humanos". Current Opinion in Genetics & Development . 14 (6): 603–8 . doi : 10.1016/j.gde.2004.08.008 . PMID 15531153 .