¿El mismo microARN regulará el mismo gen de manera diferente en diferentes células?
¿El mismo microARN tendrá diferentes efectos reguladores sobre el mismo gen en diferentes células?
Los microARN (miARN) son moléculas pequeñas monocatenarias de aproximadamente 21 a 23 bases de tamaño. Se genera a partir de un precursor de ARN monocatenario de aproximadamente 70 a 90 bases con una estructura en horquilla que es procesado por la enzima Dicer. Es diferente del ARNip (de doble cadena), pero está estrechamente relacionado con el ARNip. Se especula que estos pequeños ARN no codificantes (miARN) participan en la regulación de la expresión génica, pero el mecanismo es diferente de la degradación del ARNm recibido por el ARNip. Los primeros miARN identificados fueron lin-4 y let-7 que se encuentran en nematodos. Posteriormente, múltiples grupos de investigación identificaron cientos de miARN en diversas especies biológicas, incluidos humanos, moscas de la fruta, plantas, etc.
El miARN está codificado en el genoma de organismos superiores y guía al complejo silenciador (RISC) para degradar el ARNm o dificultar su traducción mediante el emparejamiento de bases con el ARNm del gen diana. Siempre está bastante conservado en la evolución de las especies. Los miARN que se encuentran en plantas, animales y hongos solo se expresan en tejidos específicos y etapas de desarrollo. La especificidad tisular y el momento del miARN determinan la especificidad funcional de los tejidos y las células, lo que indica que el miARN juega. un papel en el crecimiento celular y sus múltiples funciones en la regulación de los procesos de desarrollo.
El mecanismo de acción de los microARN
El miARN es un tipo de intrón pre-ARNm en el genoma de animales o plantas multicelulares, codifica entre 19-25 unidades de transcripción independientes de miARN o grupos de genes de miARN. Los ARN monocatenarios endógenos del tamaño de un nucleótido silencian genes específicos en el nivel postranscripcional y, por lo tanto, regulan finamente la expresión genética de los organismos [1]. La gran mayoría de los genes de miARN forman una estructura de tallo-bucle más larga bajo la acción de la ARN polimerasa II, llamada miARN primario (miARN primario, pri-miARN). Bajo la acción del complejo Drosha-DGCR8, el pri-miARN forma un ARN en forma de horquilla con una longitud de aproximadamente 60-70 nucleótidos, convirtiéndose en el miARN precursor (miARN precursor, pre-miARN). Posteriormente, el pre-miARN se transporta fuera del núcleo bajo la acción del complejo Exprotin-5 [2] y Dicer lo escinde en el citoplasma en un complejo de miARN, al que se une el complejo silenciador inducido por ARN (RISC) [1]. a la región de traducción 3' (3'UTR) del miARN al cuerpo P (badio de procesamiento) ubicado en el citoplasma [3]: si el miARN coincide completamente con el ARNm objetivo, el complejo degrada el ARNm si ambos Si el; La secuencia coincide parcialmente, especialmente si los 2-8 nucleótidos en el extremo 5' del miARN, llamado secuencia semilla, coinciden perfectamente con el ARNm objetivo, el gen específico será silenciado al inhibir la traducción del ARNm objetivo. Además, ciertos miARN, como el miARN-16, pueden unirse específicamente al elemento rico en AU (ARE) de la 3'UTA de ciertos genes, guiando a proteínas como Ago que forman la región RISC para que se unan a TTP, cambiando así La expresión del ARNm correspondiente. La vida media acelera la degradación del ARNm objetivo.
Además, el miARN también puede inhibir moléculas diana cuya 5'UTR contiene sitios internos de entrada a ribosomas (IRES) [4].
Mecanismo de regulación de la expresión de miARN
① Elementos reguladores en el sentido de las agujas del reloj Las regiones promotoras centrales de la mayoría de los genes de miARN contienen cajas TA y elementos reguladores transcripcionales específicos de cada célula que afectan la expresión de miARN. Como importantes moléculas diana de factores de transcripción, los miARN desempeñan un papel central en la regulación de las funciones celulares.
②Epigenética Algunos estudios recientes sugieren que los cambios epigenéticos pueden afectar los genes de miARN, regulando así la expresión de miARN. Al analizar 332 secuencias de genes de miARN humanos basadas en la base de datos de miARNasa (versión 8.0), se encontró que las secuencias de genes de 155 de ellas contenían islas CG de 2000 pb aguas arriba o aguas abajo en miR-127[6], miR-24a[6]. y los genes let-7a.-3[7] y miR-370[8] contienen islas CpG y están altamente metilados en los tejidos tumorales correspondientes. El silenciamiento por metilación de estos miARN en los tumores conducirá a sus genes diana: expresión de proto. -oncogenes (BCL6, CDK6, MAP3K8, etc.), promoviendo así el desarrollo de tumores. El factor de transcripción PRDM5 puede estar involucrado en la mediación de cambios epigenéticos en genes de miARN. En las células HEK293, PRDM5 puede reclutar la proteína metiltransferasa G9a y una clase de histona desacetilasa y otras modificaciones de histonas en la región promotora del gen has-mir-135b para ejercer su función inhibidora [9]. La expresión en las células es generalmente menor que en las células del tejido normal, lo que indica que la mayoría de los miARN pueden funcionar como supresores de tumores. La hipometilación de protooncogenes y la hipermetilación de genes supresores de tumores se consideran determinantes importantes de la epigenética del cáncer. La metilación anormal de genes de miARN en tumores hace que el mecanismo de regulación epigenética del cáncer sea más complejo.
③El polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) existente en las secuencias de genes de pri-mRNA, pri-mRNA o miRNA maduros puede afectar potencialmente las redes funcionales celulares reguladas de los miRNA. Los cambios polimórficos en el gen de miARN o el sitio de unión al objetivo y la región adyacente al sitio objetivo son de gran importancia para la biosíntesis de miARN y la selección e inhibición de los sitios objetivo.
④La edición de ARN es un proceso en el que los genes cambian la información genética añadiendo, eliminando o reemplazando ciertos nucleótidos en las transcripciones primarias, regulando así la expresión genética. La edición de ARN juega un papel importante en el proceso de regulación del silenciamiento de genes por miARN. No solo afecta la expresión de miARN, sino que también afecta la regulación de moléculas objetivo de miARN específicas. Además, la edición At también puede existir en la región complementaria de la semilla de la molécula diana.