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Trans-empalme

El trans -splicing es una forma especial de procesamiento del ARN en la que los exones de dos transcripciones de ARN primarias diferentes se unen de extremo a extremo y se ligan . Se encuentra generalmente en eucariotas y está mediado por el espliceosoma , aunque algunas bacterias y arqueas también tienen "semigenes" para ARNt . [1]

Genéticotrans-Empalme

Mientras que el empalme "normal" ( cis ) procesa una sola molécula, el empalme trans genera una única transcripción de ARN a partir de múltiples pre-ARNm separados . Este fenómeno se puede aprovechar para la terapia molecular para abordar los productos genéticos mutados. [2] El empalme trans génico permite la variabilidad en la diversidad del ARN y aumenta la complejidad del proteoma. [3]

Oncogénesis

Si bien algunas transcripciones de fusión ocurren a través del trans -splicing en células humanas normales, [1] el trans -splicing también puede ser el mecanismo detrás de ciertas transcripciones de fusión oncogénicas . [4] [5]

SLtrans-Empalme

El trans -splicing del líder empalmado (SL) es utilizado por ciertos microorganismos, en particular los protistos de la clase Kinetoplastea para expresar genes. En estos organismos, se transcribe un ARN líder de empalme con capuchón y, simultáneamente, se transcriben los genes en policistrones largos. [6] El líder de empalme con capuchón se trans -splice en cada gen para generar transcripciones monocistrónicas con capuchón y poliadeniladas. [7] Estos eucariotas de divergencia temprana utilizan pocos intrones , y el espliceosoma que poseen muestra algunas variaciones inusuales en el ensamblaje de su estructura. [7] [8] También poseen múltiples isoformas de eIF4E con funciones especializadas en el capuchón. [9] La secuencia líder empalmada está altamente conservada en especies inferiores que experimentan trans-splicing. Como los tripanosomas. Si bien se desconoce el papel del líder empalmado en la célula, se cree que está involucrado en el inicio de la traducción. En C. elegans , el empalme de la secuencia líder se produce cerca del codón de iniciación. Algunos científicos también sugieren que la secuencia es necesaria para la viabilidad celular. En Ascaris, la secuencia líder empalmada es necesaria para que el gen de ARN pueda transcribirse. La secuencia líder empalmada puede ser responsable de la iniciación, la localización del ARNm y la iniciación o inhibición de la traducción. [10]

Algunos otros eucariotas, en particular entre los dinoflagelados , esponjas , nematodos , cnidarios , ctenóforos , platelmintos , crustáceos , quetognatos , rotíferos y tunicados también utilizan con mayor o menor frecuencia el trans -empalme SL. [1] [11] En el tunicado Ciona intestinalis , la extensión del trans -empalme SL se describe mejor mediante una visión cuantitativa que reconoce genes trans -empalmados con frecuencia e infrecuentemente en lugar de una categorización binaria y convencional de genes trans -empalmados versus no trans -empalmados. [12]

El empalme trans de SL funciona en la resolución de transcripciones policistrónicas de operones en ARNm individuales con capuchón 5'. Este procesamiento se logra cuando los outrones se empalman trans a sitios aceptores corriente abajo no apareados adyacentes a los marcos de lectura abiertos de los cistrones . [13] [14]

Mecanismo

El empalme trans se caracteriza por la unión de dos exones separados de ARN transcritos. La señal para este empalme es el outron en el extremo 5' del ARNm, en ausencia de un sitio de empalme 5' funcional aguas arriba. Cuando se empalma el outron 5', el sitio de empalme 5' del ARN líder empalmado se ramifica al outron y forma un intermedio. [10] Este paso da como resultado un exón líder empalmado libre. Luego, el exón se empalma al primer exón en el pre-ARNm y se libera el intermedio. El empalme trans se diferencia del empalme cis en que no hay un sitio de empalme 5' en el pre-ARNm. En cambio, el sitio de empalme 5' lo proporciona la secuencia SL. [14]

Trans-empalme entre cadenas con sentido y antisentido

Como resultado de la transcripción de la cadena con sentido, se forma un pre-ARNm que complementa la cadena con sentido. La cadena antisentido también se transcribe, lo que da como resultado una cadena de pre-ARNm complementaria. Los exones de las dos transcripciones se unen para formar un ARNm quimérico. [15]

Empalme trans alternativo

El transsplicing alternativo incluye el transsplicing intragénico y el transsplicing intergénico. El transsplicing intragénico implica la duplicación de exones en el pre-ARNm. El transsplicing intergénico se caracteriza por el empalme de exones formados a partir del pre-ARNm de dos genes diferentes, lo que da como resultado un ARNm transgénico. [16]

Véase también

Referencias

  1. ^ abc Lei Q, Li C, Zuo Z, Huang C, Cheng H, Zhou R (marzo de 2016). "Perspectivas evolutivas sobre el transempalme de ARN en vertebrados". Genome Biology and Evolution . 8 (3): 562–77. doi :10.1093/gbe/evw025. PMC  4824033 . PMID  26966239.
  2. ^ Iwasaki R, Kiuchi H, Ihara M, Mori T, Kawakami M, Ueda H (julio de 2009). "Trans-splicing como un nuevo método para producir rápidamente proteínas de fusión de anticuerpos". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 384 (3): 316–21. doi :10.1016/j.bbrc.2009.04.122. PMID  19409879.
  3. ^ Lasda, Erika L.; Blumenthal, Thomas (2011). "Trans-splicing". WIREs RNA . 2 (3): 417–434. doi :10.1002/wrna.71. ISSN  1757-7012. PMID  21957027. S2CID  209567118.
  4. ^ Li H, Wang J, Mor G, Sklar J (septiembre de 2008). "Una fusión de genes neoplásicos imita el transsplicing de ARN en células humanas normales". Science . 321 (5894): 1357–61. Bibcode :2008Sci...321.1357L. doi :10.1126/science.1156725. PMID  18772439. S2CID  13605087.
  5. ^ Rickman DS, Pflueger D, Moss B, VanDoren VE, Chen CX, de la Taille A, et al. (abril de 2009). "SLC45A3-ELK4 es una transcripción de fusión específica de transformación de eritroblastos nueva y frecuente en el cáncer de próstata". Cancer Research . 69 (7): 2734–8. doi :10.1158/0008-5472.CAN-08-4926. PMC 4063441 . PMID  19293179. 
  6. ^ Campbell DA, Sturm NR, Yu MC (febrero de 2000). "Transcripción del gen de ARN líder empalmado de kinetoplastidio". Parasitology Today . 16 (2): 78–82. doi :10.1016/s0169-4758(99)01545-8. PMID  10652494.
  7. ^ ab Liang XH, Haritan A, Uliel S, Michaeli S (octubre de 2003). "Empalme trans y cis en tripanosomátidos: mecanismo, factores y regulación". Eukaryotic Cell . 2 (5): 830–40. doi :10.1128/EC.2.5.830-840.2003. PMC 219355 . PMID  14555465. 
  8. ^ Günzl A (agosto de 2010). "La maquinaria de empalme de pre-ARNm de los tripanosomas: ¿compleja o simplificada?". Eukaryotic Cell . 9 (8): 1159–70. doi :10.1128/EC.00113-10. PMC 2918933 . PMID  20581293. 
  9. ^ Freire ER, Sturm NR, Campbell DA, de Melo Neto OP (octubre de 2017). "El papel de los complejos proteicos de unión a la cubierta del ARNm citoplasmático en Trypanosoma brucei y otros tripanosomátidos". Patógenos . 6 (4): 55. doi : 10.3390/pathogens6040055 . PMC 5750579 . PMID  29077018. 
  10. ^ ab Girard, Lisa R.; Fiedler, Tristan J.; Harris, Todd W.; Carvalho, Felicia; Antoshechkin, Igor; Han, Michael; Sternberg, Paul W.; Stein, Lincoln D.; Chalfie, Martin (enero de 2007). "WormBook: la revisión en línea de la biología de Caenorhabditis elegans". Nucleic Acids Research . 35 (número de la base de datos): D472–475. doi :10.1093/nar/gkl894. ISSN  1362-4962. PMC 1669767 . PMID  17099225. 
  11. ^ Lasda EL, Blumenthal T (1 de mayo de 2011). "Trans-splicing". Wiley Interdisciplinary Reviews: ARN . 2 (3): 417–34. doi :10.1002/wrna.71. PMID  21957027. S2CID  209567118.
  12. ^ Matsumoto J, Dewar K, Wasserscheid J, Wiley GB, Macmil SL, Roe BA, et al. (mayo de 2010). "Análisis de secuencia de alto rendimiento de ARNm transempalmados de Ciona intestinalis SL: modos de expresión alternativos y correlaciones de la función génica". Genome Research . 20 (5): 636–45. doi :10.1101/gr.100271.109. PMC 2860165 . PMID  20212022. 
  13. ^ Clayton, Christine E. (15 de abril de 2002). "¿Vida sin control transcripcional? De la mosca al hombre y viceversa". The EMBO Journal . 21 (8): 1881–1888. doi :10.1093/emboj/21.8.1881. ISSN  1460-2075. PMC 125970 . PMID  11953307. 
  14. ^ ab Blumenthal, Thomas; Gleason, Kathy Seggerson (febrero de 2003). " Operones de Caenorhabditis elegans : forma y función". Nature Reviews Genetics . 4 (2): 110–118. doi :10.1038/nrg995. ISSN  1471-0056. PMID  12560808. S2CID  9864778.
  15. ^ Lei, Quan; Li, Cong; Zuo, Zhixiang; Huang, Chunhua; Cheng, Hanhua; Zhou, Rongjia (marzo de 2016). "Información evolutiva sobre el transempalme de ARN en vertebrados". Genome Biology and Evolution . 8 (3): 562–577. doi :10.1093/gbe/evw025. ISSN  1759-6653. PMC 4824033 . PMID  26966239. 
  16. ^ Horiuchi, Takayuki; Aigaki, Toshiro (febrero de 2006). "Trans-splicing alternativo: un nuevo modo de procesamiento del pre-ARNm". Biology of the Cell . 98 (2): 135–140. doi : 10.1042/bc20050002 . ISSN  0248-4900. PMID  16417469. S2CID  10335534.

Lectura adicional