Hispanopedia WikiLos transcritos crípticos inestables ( CUT ) son un subconjunto de ARN no codificantes (ARNnc) que se producen a partir de regiones intergénicas e intragénicas . Los CUT se observaron por primera vez en modelos de levadura S. cerevisiae y se encuentran en la mayoría de los eucariotas . [ 1 ] Algunas características básicas de los CUT incluyen una longitud de alrededor de 200–800 pares de bases , [ 2 ] una caperuza 5′ , una cola poliadenilada y una degradación rápida debido a la actividad combinada de polimerasas poliadenilantes y complejos de exosomas . [ 1 ] [ 3 ] La transcripción de CUT ocurre a través de la ARN polimerasa II y se inicia a partir de regiones empobrecidas en nucleosomas , a menudo en una orientación antisentido . [ 2 ] [ 4 ] Hasta la fecha, los CUT tienen una función relativamente no caracterizada, pero se han implicado en una serie de vías putativas de regulación y silenciamiento génico. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] Se han descrito miles de loci que conducen a la generación de CUTs en el genoma de la levadura. [ 9 ] Además, también se han detectado transcritos estables no caracterizados, o SUTs, en las células y tienen muchas similitudes con los CUTs pero no se degradan a través de las mismas vías.
Descubrimiento y caracterización
Se mapearon regiones de ARN no codificante en varios experimentos iniciales que examinaron S. cerevisiae utilizando un enfoque de matriz de mosaico , lo que indicó que una gran cantidad de actividad transcripcional podría atribuirse a la región intergénica del genoma. [ 10 ] Estos transcritos detectados no se observan fácilmente en la población de ARNm porque son rápidamente degradados tanto en el núcleo como en el citoplasma. [ 1 ] Sin embargo, los CUT pueden examinarse en mutantes de levadura con capacidad enzimática del exosoma comprometida, lo que permite que los transcritos se acumulen y posibilita su estudio y caracterización.
En 2009, los laboratorios de Steinmetz y Jacquier realizaron una serie de mapas de transcriptoma de alta resolución, [ 4 ] [ 11 ] caracterizando aún más la amplia distribución y ubicación de los transcritos no codificantes dentro de los eucariotas. Se encontró que los CUT comprendían alrededor del 13% de todos los transcritos mapeados. [ 2 ]
Vías de degradación
Como los CUT no se pueden observar en niveles apreciables en S. cerevisiae de tipo silvestre , una gran parte de su estudio inicial se ha centrado en su degradación. Hasta la fecha, se han identificado dos vías principales: el reclutamiento de un exosoma degradador a través del complejo proteico Nrd1-Nab3-Sen1 asistido por TRAMP, y la terminación debido a la capacidad de poliadenilación del complejo Pap1p. [ 12 ] Además de estas dos vías principales, también se ha demostrado que las enzimas de procesamiento 5' como Xrn1 [ 13 ] participan en la degradación de CUT. [ 2 ] Muchos de estos hallazgos se generaron al observar células Δrrp6 , un mutante knock-out para la enzima del exosoma que tiene niveles elevados de transcritos crípticos mapeados en regiones transgénicas. [ 3 ] [ 9 ] De hecho, la deleción de la subunidad RRP6 ha servido como uno de los métodos más tempranos y frecuentemente utilizados para generar altas concentraciones de CUT.
La vía Nrd1-Nab3-Sen1 y TRAMP
La transcripción de los CUTs es terminada por el complejo Nrd1-Nab3-Sen1. [ 14 ] [ 15 ] En conjunto, Nrd1 y Nab3 son proteínas que se unen a secuencias específicas (GUAA/G y UCUUG respectivamente) del ARN [ 16 ] y Sen1 es una helicasa. [ 17 ] Nrd1-Nab3-Sen1 reclutan el exosoma nuclear que contiene la subunidad degradante RRP6. [ 12 ] El complejo TRAMP, [ 13 ] que asiste en la vía Nrd1-Nab3-Sen1 como cofactor, es responsable de poliadenilar los transcritos y marcarlos para su degradación. El complejo TRAMP fue descubierto en células Δrrp6 , cuando una cierta población de CUTs poliadenilados se atribuyó a la actividad de una nueva polimerasa de levadura, Trf4p. Se descubrió que Trf4p se asocia en un complejo Trf4p/trf5p-Air1p/Air2p-Mtr4 [ 9 ] (un complejo colectivo denominado TRAMP: complejo de poliadenilación Trf-Air-Mtr4) que sirve como una polimerasa de poli(A) alternativa a Pap1p dentro de S. cerevisiae .
Función de Xrn1
La degradación citoplasmática de transcritos inestables también puede atribuirse a la actividad de las enzimas de descapuchamiento y Xrn1. [ 2 ] Los transcritos que ingresan al citoplasma pueden ser atacados por el complejo Dcp1-Dcp2, que elimina la caperuza 5′, permitiendo que la exorribonucleasa 5′ a 3′ Xrn1 degrade el transcrito por completo. [ 18 ] También se ha descubierto que el papel de Dcp1-Dcp2 y Xrn1 en la degradación citoplasmática participa en la regulación de los niveles de SUT.
Relación con promotores bidireccionales
Los sitios de inicio de transcripción de los CUT se encuentran dentro de pares de transcripciones libres de nucleosomas y no superpuestas. [ 4 ] Estas regiones libres de nucleosomas del genoma se han correlacionado frecuentemente con las regiones promotoras de marcos de lectura abiertos y transcripciones de ARNm, lo que indica que una porción de los CUT se encuentran dentro de promotores bidireccionales. Además, el análisis serial de la expresión génica ha demostrado que la ubicación de los extremos 3' de los CUT se puede encontrar muy cerca de las características de inicio de los ORF en configuraciones tanto en sentido como en antisentido, [ 11 ] lo que indica que el final de las secuencias de CUT se encuentra dentro de la región promotora 5' de las proteínas expresadas.
Los CUT de sentido se han encontrado principalmente en promotores asociados con genes del catabolismo de la glucosa, mientras que los CUT antisentido no tienen asociaciones específicas y se encuentran dispersos en promotores a lo largo de todo el genoma. [ 11 ]
SUTs
Los transcritos estables no caracterizados o transcritos estables no anotados (SUT) comparten ciertas características similares a los CUT: pueden originarse en la región intergénica, son transcritos no codificantes y sufren degradación citoplasmática de 5' a 3'. Al igual que los CUT, los sitios de inicio de la transcripción de los SUT también se encuentran en regiones libres de nucleosomas [ 4 ] y están asociados con los promotores de genes codificadores de proteínas [ 11 ] . Sin embargo, los SUT pueden observarse tanto en mutantes Δrrp6 como en células de tipo silvestre, lo que indica que solo se degradan parcialmente por el exosoma [ 19 ] y pueden escapar de la vía Nrd1-Nab3-Sen1. Los SUT se degradan principalmente por la actividad combinada de las enzimas de descapuchamiento Dcp1, Dcp2 y la exonucleasa citoplasmática Xrn1 [ 19 ] .
Se ha descubierto que una clase de SUT participa en el silenciamiento trans de un retrotransposón.
Interacción con las histonas
Represión de CUT
En modelos de levadura, se ha observado que la histona metiltransferasa Set2 es fundamental para mantener la metilación adecuada en la lisina 36 de la histona 3 (H3K36). La pérdida de la función de Set2 resulta en la pérdida de la metilación de H3K36 y la sobreacetilación de la histona H4, lo que permite la expresión de varios transcritos crípticos cortos de los genes STE11 y FLO8. En este caso, la pérdida de Set2 permite la expresión de transcritos CUT derivados de exones en contraposición a los transcritos derivados de regiones intergénicas, lo que demuestra el papel que desempeñan las histonas en el control de los transcritos CUT derivados de regiones intragénicas. [ 20 ]
En ausencia de los factores de elongación de la transcripción Spt6 y Spt16, los nucleosomas se distribuyen incorrectamente a través del ADN, lo que permite que la ARN polimerasa II acceda a sitios crípticos de polimerasa y transcriba erróneamente CUTs. [ 20 ] Spt6 es responsable de restaurar la estructura normal de la cromatina después de la transcripción por la ARN polimerasa II, y se ha descubierto que las células de levadura con función Spt6 comprometida producen un mayor número de CUTs. [ 21 ] Por ejemplo, se ha observado que la ARN polimerasa II se une incorrectamente a la región de iniciación interna del gen FLO8 en mutantes spt6, lo que permite que ocurra una transcripción críptica debido a una distribución errónea de los nucleosomas. [ 21 ]
Desalojo/contratación de Histone a través de CUTs
Un transcrito críptico ubicado en el promotor de PHO5 que es detectable en mutantes Δrrp6 es responsable de aumentar la velocidad de remodelación del promotor. Los mutantes knock-out sin la capacidad de transcribir el CUT tienen aproximadamente la mitad de la tasa de expulsión de histonas del promotor de PHO5 en comparación con las células de tipo silvestre, [ 7 ] lo que implica que el CUT es responsable de mediar la accesibilidad del promotor de PHO5 a la ARN polimerasa II.
También se ha observado en S. cerevisiae que los mutantes Δrrp6 y Δtrf4 tienen la transcripción reprimida del gen PHO84. Las células Δrrp6 y Δtrf4 tienen niveles estabilizados de transcritos antisentido de PHO84, que sirven para reclutar el complejo de histona deacetilasa Hda1/2/3 al gen PHO84, silenciando efectivamente la transcripción y la expresión a través de la desacetilación de histonas . En las células Δrrp6 , Hda1 se asocia con el promotor o las regiones codificantes de PHO84 hasta cinco veces más frecuentemente que en sus contrapartes de tipo silvestre. Además, la actividad de desacetilación de histonas ocurre específicamente en la región de PHO84 y Hda1 se superponen en la histona 3 lisina 18 (H3K18), [ 6 ] lo que indica que el CUT es responsable del reclutamiento de la histona desacetilasa. Junto con los transcritos antisentido de TY1, los transcritos antisentido de PHO84 pueden desempeñar una función reguladora potencial en S. cerevisiae .
INDICADORES
Los transcritos promotores corriente arriba (PROMPT) se encuentran aproximadamente a 1–1,5 kb corriente arriba de los sitios de inicio de la transcripción humana en regiones no génicas. [ 22 ] Al igual que los CUT, los PROMPT son una forma de ARN no codificante que se vuelven detectables en ausencia de una enzima exosómica degradante. Los PROMPT se identificaron por primera vez en células humanas hRrp40 silenciadas con siRNA, donde hRrp40 actúa como una subunidad central del exosoma exorribonucleolítico humano. Se ha descubierto que las regiones que codifican PROMPT producen transcritos con sentido y antisentido, ambos igualmente atacados por el exosoma.
En términos de función, se han localizado ARN no codificantes con funciones reguladoras putativas en regiones PROMPT potenciales. [ 22 ] Dado que se ha demostrado que una gran parte del genoma humano se transcribe, [ 22 ] la existencia de PROMPT ayuda a explicar una parte de los transcritos no codificantes que aún se generan.
Función
Aunque no existe una vía endógena de interferencia de ARN en S. cerevisiae , los CUT y SUT podrían desempeñar una función comparable. Se ha observado una similitud entre la supresión del elemento transponible TY1 en levaduras y la actividad del ARN de interferencia pequeño en plantas. En mutantes XRN1, los transcritos de TY1 disminuyen en número y los transcritos antisentido de TY1 aumentan. Estos transcritos antisentido de TY1 reducen la actividad de transposición de TY1 de forma trans y atenúan su expresión, [ 5 ] lo que indica un posible papel de los CUT y SUT en la epigenética . De manera similar, la expresión del ARNnc SRG1 en S. cerevisiae reprime la actividad transcripcional del gen de la fosfoglicerato deshidrogenasa SER3. [ 8 ]
También se ha demostrado que los transcritos antisentido del gen PHO84, que se degradan rápidamente, reclutan la histona deacetilasa Hda1 al gen PHO84, suprimiendo eficazmente la expresión de PHO84. [ 6 ]
Véase también
Referencias
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- ARN
