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Articulo de referencia

Silenciamiento de retrotransposones

Esquema de la propagación de retrotransposones a través del genoma. Los elementos transponibles son fragmentos de material genético capaces de insertarse en el genoma del huéspe...

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Esquema de la propagación de retrotransposones a través del genoma.
Esquema de la propagación de retrotransposones a través del genoma.

Los elementos transponibles son fragmentos de material genético capaces de insertarse en el genoma del huésped y autopropagarse por todo él, de forma similar a un virus . Los retrotransposones son un subconjunto de elementos transponibles que utilizan un intermediario de ARN y se transcriben inversamente en el genoma. La proliferación de retrotransposones puede provocar mutagénesis por inserción , alterar el proceso de reparación del ADN o causar errores durante el entrecruzamiento cromosómico ; por lo tanto, resulta ventajoso para un organismo poseer mecanismos para suprimir o silenciar la actividad de los retrotransposones.

Silenciamiento posttranscripcional

Estructura del ARN que interactúa con Piwi
Estructura del ARN que interactúa con Piwi

El ARN que interactúa con Piwi (piRNA) y el ARN de interferencia corto endógeno (esiRNA) son pequeños fragmentos de ARN que se asocian con proteínas de escisión para actuar como guías de un retrotransposón. [ 1 ] Los complejos de piRNA y proteína PIWI son un mecanismo de defensa común contra los retrotransposones en la línea germinal (células espermáticas u óvulos), células que son extremadamente vulnerables a las mutaciones inducidas por retrotransposones. [ 2 ] Una vez que se encuentra el ARN del retrotransposón, el complejo de proteína piRNA/PIWI escinde el ARN, lo que le impide retrotranscribirse. El esiRNA y su complejo proteico también pueden funcionar para promover la creación de heterocromatina cerca de los sitios de los retrotransposones, silenciando el ADN al dificultar el acceso de las ADN polimerasas . Aunque no está claro cómo se producen los piRNA y los esiRNA, se cree que la escisión del retrotransposón por PIWI puede producir nuevos piRNA, en la llamada teoría del ping pong . Se sabe que la producción de piRNA en la línea germinal masculina y femenina está regulada por el nuage , un híbrido de proteína-ARN también llamado cemento intermitocondrial, cuya ausencia causa infertilidad en los hombres pero no en las mujeres. [ 3 ] Esto podría implicar que las mutaciones inducidas por retrotransposones sean más frecuentes o más devastadoras en la línea germinal masculina. Se ha demostrado que un microARN —otro tipo de ARN pequeño— de las fresas silencia postranscripcionalmente la función de los retrotransposones al bloquear el sitio de unión de las proteínas implicadas en la transcripción inversa . [ 4 ]

metilación del ADN

Las investigaciones indican que tanto las proteínas PIWI como los esiRNA también pueden desempeñar un papel en el silenciamiento de retrotransposones a través de la metilación del ADN . [ 5 ] [ 6 ] La metilación del retrotransposón LINE-1 por parte de los esiRNA es un proceso que puede verse alterado en las células cancerosas , lo que conduce al desarrollo de las altas tasas de mutación necesarias para el desarrollo de un tumor. [ 7 ]

Formación de heterocromatina

EsiRNA y su complejo proteico también pueden funcionar para promover la creación de heterocromatina , proteína alrededor de la cual el ADN está enrollado muy fuertemente, cerca de los sitios de retrotransposones, silenciando el ADN al dificultar el acceso de las proteínas relacionadas con la transcripción. [ 8 ] De igual manera, la metilación del ADN mediada por pi-RNA también contribuye a la formación de heterocromatina alrededor del sitio metilado. [ 9 ] La metilación y la formación de heterocromatina permiten que PIWI y los piRNA continúen reprimiendo los retrotransposones incluso cuando la capacidad de PIWI para escindir los retrotransposones está alterada (Darricarrere et al 2013).

Métodos alternativos

Aunque el mecanismo aún no está claro, se ha demostrado que la ARN polimerasa dependiente de ARN RrpC silencia postranscripcionalmente los retrotransposones en Dictyostelium. [ 10 ] Los transcritos inestables crípticos (CUT), otro tipo de ARN no codificante, también participan en la metilación y desacetilación de histonas , procesos que forman heterocromatina (Berretta et al. 2008). También se ha indicado que la proteína de unión al centrómero B , un factor de unión al ADN, desempeña un papel en la neutralización de la inestabilidad inducida por retrotransposones durante la replicación del ADN . [ 11 ]

Referencias

  1. ↑ Siomi, MC, Saito, K., & Siomi, H. (2008). Cómo se silencian los retrotransposones egoístas en las células germinales y somáticas de Drosophila. [Revisión]. Febs Letters, 582(17), 2473-2478.
  2. ↑ Chambeyron, S., Popkova, A., Payen-Groschene, G., Brun, C., Laouini, D., Pelisson, A., et al. (2008). Acumulación nuclear mediada por piRNA de transcritos de retrotransposones en la línea germinal femenina de Drosophila. [Artículo]. Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América, 105(39), 14964-14969.
  3. ↑ Lim, AK, Lorthongpanich, C., Chew, TG, Tan, CWG, Shue, YT, Balu, S., et al. (2013). El nuage media el silenciamiento de retrotransposones en folículos ováricos primordiales de ratón. [Artículo]. Development, 140(18), 3819-3825.
  4. ↑ Surbanovski, N., Brilli, M., Moser, M., & Si-Ammour, A. (2016). Un mecanismo altamente específico mediado por microARN silencia los retrotransposones LTR de la fresa. [Artículo]. Plant Journal, 85(1), 70-82.
  5. ↑ Kuramochi-Miyagawa, S., Watanabe, T., Gotoh, K., Totoki, Y., Toyoda, A., Ikawa, M., et al. (2008). La metilación del ADN de los genes de retrotransposones está regulada por los miembros de la familia Piwi, MILI y MIWI2, en los testículos fetales de ratón. [Artículo]. Genes & Development, 22(7), 908-917.
  6. ↑ Chen, L., Dahlstrom, JE, Lee, SH y Rangasamy, D. (2012). El endo-siRNA de origen natural silencia los retrotransposones LINE-1 en células humanas mediante metilación del ADN. [Artículo]. Epigenética, 7(7), 758-771.
  7. ↑ Chen, L., Dahlstrom, JE, Lee, SH y Rangasamy, D. (2012). El endo-siRNA de origen natural silencia los retrotransposones LINE-1 en células humanas mediante metilación del ADN. [Artículo]. Epigenética, 7(7), 758-771.
  8. ↑ Kuramochi-Miyagawa, S., Watanabe, T., Gotoh, K., Totoki, Y., Toyoda, A., Ikawa, M., et al. (2008). La metilación del ADN de los genes de retrotransposones está regulada por los miembros de la familia Piwi, MILI y MIWI2, en los testículos fetales de ratón. [Artículo]. Genes & Development, 22(7), 908-917.
  9. ↑ Guo, MH y Wu, YL (2013). Combatir una vieja guerra con una nueva arma: silenciar transposones mediante ARN que interactúa con Piwi. [Revisión]. Iubmb Life, 65(9), 739-747.
  10. ↑ Wiegand, S., Meier, D., Seehafer, C., Malicki, M., Hofmann, P., Schmith, A., et al. (2014). La ARN polimerasa dependiente de ARN RrpC de Dictyostelium discoideum silencia el retrotransposón centromérico DIRS-1 postranscripcionalmente y es necesaria para la propagación de las señales de silenciamiento de ARN. [Artículo]. Nucleic Acids Research, 42(5), 3330-3345.
  11. ↑ Zaratiegui, M., Vaughn, MW, Irvine, DV, Goto, D., Watt, S., Bahler, J., et al. (2011). CENP-B preserva la integridad del genoma en las horquillas de replicación detenidas por el LTR del retrotransposón. [Artículo]. Nature, 469(7328), 112-115.