Cómo desentrañar el misterio de los ARN largos no codificantes
¿Por qué las células gastan energía para regular estrictamente la expresión y localización de estos ARN no codificantes? ¿Cuál es la función de estas moléculas de ARN? Con el desarrollo de la tecnología de secuenciación de ARN, la gente puede vislumbrar esta misteriosa molécula. Ahora se puede encontrar mucha información relevante sobre los lncRNA en nuevas bases de datos, como el Linc RNA Catalog of Human Atlas, desarrollado conjuntamente por el Broad Institute, la Universidad de Harvard y el MIT. Sin embargo, lo que se sabe ahora es sólo la punta del iceberg, y el lncRNA todavía tiene una gran cantidad de funciones que los científicos deben explorar.
Herramientas de investigación de lncRNA
Ahora, uno de los principales desafíos en la investigación de lncRNA es que las herramientas de investigación aún se están desarrollando y mejorando, incluido el diseño de chips con diferentes sondas de detección de lncRNA. El microarray V2 de expresión del gen SurePrint G3 de Agilent es uno de ellos. El diseño de la sonda de este chip no solo hace referencia al ARNm en las principales bases de datos públicas, sino que también hace referencia a las bases de datos lincRNA y TUCP (transcripciones con potencial de codificación incontable) desarrolladas por el Broad Institute, que pueden detectar ARN codificante y ARN no codificante al mismo tiempo. mismo tiempo. Según Corinna Nunn, directora de productos de expresión genética de Agilent, el nivel de expresión del lncRNA es inferior al del ARN codificante. "Por lo tanto, es muy importante que el chip tenga un amplio rango dinámico, para garantizar la detección de genes con niveles de expresión bajos".
Affymetrix también lanzó una nueva versión de la expresión de transcripción completa humana. ¿Chip de perfil GeneChip? La matriz Gene 2.0 puede detectar tanto ARNm como ARNlinc en un chip. El chip se diseñó utilizando una combinación de varios recursos de bases de datos, incluidos RefSeq, Ensemble, el mapa humano de lincRNA del Broad Institute y el catálogo TUCP. "Nuestra matriz de ultra alta densidad tiene una sonda única que detecta múltiples sitios en cada exón de cada transcripción, asegurando la máxima captura de información biológica relevante", dijo Tsetska Takova de Affymetrix. Biotrade www.ebiotrade.com
Arraystar comenzó a diseñar chips de lncRNA en 2009. Recientemente, la compañía acaba de lanzar el microarray de lncRNA humano V3.0 con chip lncRNA de tercera generación, que puede detectar ARNm y ARN LNC. Ed Davis, experto en soporte técnico de Arraystar, dijo que el perfil de expresión es a menudo el primer paso en el estudio del lncRNA, pero el desarrollo de chips de expresión de lncRNA sigue siendo complejo y la coexistencia de múltiples bases de datos de lncRNA es un factor que complica la situación. "Para hacer esto, creamos una base de datos LNCNA sólida y completa combinando bases de datos públicas con información de artículos clave de LNCNA", dijo Davis. Además, diseñar sondas de lncRNA no es fácil porque los lncRNA a menudo se superponen con genes cercanos que codifican proteínas. Davis dijo: "Las sondas de microarrays tradicionales son 'genéticas específicas'; en otras palabras, exploran el extremo 3' de la transcripción objetivo y, por lo tanto, no pueden distinguir entre sitios de inicio de transcripción alternativos o patrones de empalme. Transcripciones múltiples. Pero las sondas de Arraystar son "genéticas específicas". específico" y puede detectar diferentes transcripciones de un solo gen apuntando a exones y uniones de empalme.
>Aclarar la función del lncRNA no es fácil. Davis dijo: "A diferencia del microARN, el lncRNA puede funcionar a través de muchos mecanismos y es difícil inferir su función basándose en su secuencia". Según la empresa Affymetrix, Takova, menos del 1% de los lncRNA en realidad tienen funciones conocidas. Sin embargo, un número cada vez mayor de estudios ha demostrado que el lncRNA desempeña un papel importante en la diferenciación celular normal y la tumorigénesis.
A medida que la gente comprende gradualmente la diferencia entre los estados normales y los de enfermedad, los científicos creen que el ARN no codificante puede utilizarse como indicador biológico para el diagnóstico y la predicción de enfermedades.
¿Cómo estudiar la función del lncRNA? Según los expertos, además del estudio de los perfiles de expresión, los genes codificadores de proteínas relacionados con lncRNA específicos también pueden proporcionar información valiosa sobre las funciones de los lncRNA. Chris Streck, director de marketing de ARN y epigenética de Illumina, también cree que analizar todo el transcriptoma es sin duda más valioso que simplemente estudiar el ARN codificante. Señaló que, impulsados por el proyecto ENCODE (Encyclopedia of DNA Components), los investigadores ahora prestan más atención a la investigación integral, incluyendo el ARN, el ADN y las funciones reguladoras, entre las que el ARN no codificante juega un papel cada vez más destacado. (El objetivo del proyecto ENCODE es identificar todas las regiones transcritas, asociaciones de factores de transcripción, estructura de la cromatina y modificaciones de histonas en el genoma humano). Biología es www.ebiotrade.com.
Ivan Gibb, de la Agencia del Cáncer de la Columbia Británica, está estudiando el papel del lncRNA en las enfermedades. "Aunque muchos LNCNA han sido anotados con genomas, todavía falta evidencia de la función de la mayoría de los LNCNA", dijo Gibb. "Estoy seguro de que hay miles de lncRNA que son funcionales, pero aún debemos prestar atención al hecho de que la transcripción universal no significa una función universal. Es muy importante dilucidar las funciones de los lncRNA a partir de perfiles transcripcionales, por ejemplo". , Roman Un grupo de investigación de la Universidad de Sapienza ha dilucidado la función del lncRNA como un ARN endógeno competitivo que controla la diferenciación muscular. Gibb señaló que otro desafío en la investigación del lncRNA es descubrir la relación entre la estructura y la función del lncRNA. "Algunos estudios han señalado que la estructura del lncRNA se basa en dominios, lo que es algo similar a los genes que codifican proteínas", dijo. "Pero cómo se forma este tejido y cómo se relaciona la estructura del lncRNA con su función requiere más estudios".
El papel en el cáncer y otras enfermedades
Es muy importante. Claramente , el lncRNA juega un papel importante en la enfermedad. ¿Cómo influyen fuertemente los lncRNA en los procesos patológicos? Anne Bergström-Lucas, científica senior de Agilent Incorporated, presenta una nueva investigación del Broad Institute. p53 normalmente reprime cientos de genes, y si los niveles de lncRNA relacionados con p53 se regulan negativamente, la expresión de estos genes se verá afectada. "Señalar que los lncRNA tienen efectos directos sobre la supresión de tumores o la carcinogénesis sentará las bases para el desarrollo de nuevas terapias contra el cáncer", dijo. Además, los últimos avances del proyecto ENCODE también muestran que alrededor del 80% del genoma no codificante desempeña un papel en la regulación genética.
Gibb está estudiando la función de los lncRNA que se expresan de forma anormal en los cánceres humanos. "En términos generales, podemos usar computadoras para analizar datos obtenidos de secuenciación profunda para determinar la expresión anormal de los lncRNA en enfermedades. Esclarecer las funciones de estos lncRNA se basa en métodos bioquímicos tradicionales", dijo Gibb. "El análisis de la función del lncRNA en el cáncer humano no sólo ampliará en gran medida los objetivos del tratamiento del cáncer, sino que también ayudará a las personas a desarrollar nuevos tratamientos contra el cáncer. Por ejemplo, la regulación genética se puede llevar a cabo a través de ARN antisentido o interacciones entre el lncRNA y la proteína". /p>
Muchos estudios han demostrado que el lncRNA no solo es un factor regulador sino también un indicador biológico de enfermedad, como el lncRNA llamado HOTAIR. La expresión de HOTAIR aumenta en tumores de mama primarios y tumores metastásicos, y el nivel de expresión de HOTAIR en tumores primarios se puede utilizar para predecir eficazmente la metástasis y la muerte del cáncer. Otro lncRNA llamado PCA3 (antígeno 3 del cáncer de próstata) está altamente sobreexpresado en el cáncer de próstata. Este lncRNA existe en la orina y es bastante conveniente para la detección clínica. Recientemente, la FDA aprobó un kit de prueba comercial, la prueba Progensa PCA3, para uso clínico. Además, según Davis de Arraystar, el lncRNA-HEIH también se expresa altamente en el carcinoma hepatocelular y puede detectarse mediante el chip lncRNA de Arraystar.
Además del cáncer, la regulación del lncRNA también juega un papel importante en algunas enfermedades genéticas. Por ejemplo, la regulación anormal del lncRNA está relacionada con la braquidactilia y el síndrome HELLP.
Además, los estudios han demostrado que el lncRNA puede estabilizar el mRNA de enzimas clave en la enfermedad de Alzheimer. ¿Puede el lncRNA revelar mecanismos reguladores de enfermedades más allá de los genes codificantes? Davis de Arraystar dijo: "En mi opinión, el desarrollo más emocionante es la creciente evidencia de que los lncRNA están estrechamente relacionados con las principales enfermedades humanas y que los lncRNA se pueden usar para enfermedades mejor que los ARN codificantes de proteínas". El ARN codificante algún día se convertirá en un arma poderosa para ayudar a las personas a combatir las enfermedades.