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Silenciamiento de transposones

El silenciamiento de transposones es una forma de silenciamiento génico transcripcional que afecta a los transposones. El silenciamiento génico transcripcional es producto de mo...

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El silenciamiento de transposones es una forma de silenciamiento génico transcripcional que afecta a los transposones. El silenciamiento génico transcripcional es producto de modificaciones de histonas que impiden la transcripción de una región específica del ADN. El silenciamiento transcripcional de transposones es crucial para el mantenimiento del genoma. El "salto" de los transposones genera inestabilidad genómica y puede causar mutaciones extremadamente perjudiciales. Las inserciones de elementos transponibles se han relacionado con numerosas enfermedades, como la hemofilia , la inmunodeficiencia combinada grave y la predisposición al cáncer . Por lo tanto, el silenciamiento de transposones es fundamental en la línea germinal para evitar que las mutaciones de transposones se desarrollen y se transmitan a la siguiente generación. Además, estas defensas epigenéticas contra los transposones pueden ser hereditarias. Estudios realizados en Drosophila , Arabidopsis thaliana y ratones indican que los ARN pequeños de interferencia son responsables del silenciamiento de transposones. En los animales, estos siRNA y piRNA son más activos en las gónadas .

Mecanismo

Los ARN que interactúan con Piwi (piRNA), la clase más grande de ARN pequeños, tienen entre 26 y 31 nucleótidos de longitud y funcionan a través de interacciones con proteínas piwi de la familia de proteínas Argonaute (proteínas de silenciamiento génico). Muchos piRNA se derivan de transposones y otros elementos repetidos, y por lo tanto carecen de loci específicos. Otros piRNA que sí se mapean a ubicaciones específicas se agrupan en áreas cercanas a los centrómeros o telómeros del cromosoma. Los grupos de piRNA constituyen ~1% del genoma. [ 1 ] Se cree que los complejos piRNA-PIWI controlan directamente la actividad de los transposones. Los piRNA unidos a las proteínas PIWI parecen usar la destrucción postranscripcional del transcrito para silenciar los transposones. [ 1 ] Las inserciones de transposones en intrones pueden escapar del silenciamiento a través de la vía de los piRNA, lo que sugiere que la destrucción del transcrito por los piRNA ocurre después de la exportación nuclear . Los piRNA podrían, sin embargo, actuar en múltiples niveles, incluyendo la guía del ensamblaje de la heterocromatina y posiblemente desempeñando también un papel en la traducción. La biogénesis exacta de los piRNA aún se desconoce. La mayoría de los piRNA son antisentido de los ARNm transcritos a partir de los transposones silenciados, generalmente asociándose con las proteínas Piwi y Aubergine (Aub), mientras que los piRNA de cadena sentido tienden a asociarse con Argonaute 3 (Ago3). [ 1 ] Un ciclo llamado amplificación "ping pong" se produce entre los piRNA sentido y antisentido, lo que implica un extenso recorte y procesamiento para crear piRNA maduros. Este proceso es responsable de la producción de la mayoría de los piRNA en la línea germinal y también podría explicar el origen de los piRNA en el desarrollo de la línea germinal. [ 2 ]

Historia

Los piRNAs se observaron por primera vez en Drosophila en 1990. [ 3 ] En 2003, se encontraron piRNAs derivados principalmente de elementos de secuencia repetida, incluidos transposones, en abundancia en las líneas germinales de Drosophila macho y hembra . [ 4 ] Desde entonces, varios estudios han identificado varios piRNAs y vías piwi involucradas en el silenciamiento de transposones en varias especies. Dos de estos sistemas de defensa del genoma contra los transposones son el silenciamiento del transposón MuDR en el maíz y el silenciamiento de los elementos P en Drosophila .

MuDR

En 2006, un estudio realizado por Margaret Roth Woodhouse, Michael Freeling y Damon Lisch identificó un gen que inhibe la transcripción tanto de transposones como de genes de color paramutados en el maíz. [ 5 ] El gen, denominado Mediador de la paramutación 1 (Mop1), codifica una enzima de procesamiento de ARN necesaria para la producción de los ARN pequeños responsables del silenciamiento del transposón MuDR. Posteriormente, se requiere un segundo gen, Mu killer (MuK), para establecer el silenciamiento hereditario. [ 6 ]

Elementos P

Los elementos P son una familia de transposones que proliferaron recientemente en el genoma de Drosophila melanogaster . Estos elementos tienen una tasa de transposición extremadamente alta e inducen esterilidad y desarrollo anormal de las gónadas en D. melanogaster . [ 3 ] Por lo tanto, las moscas desarrollaron una técnica heredada maternamente para combatir el ADN invasor y silenciar los transposones, ahora conocida como citotipo P. El citotipo P detecta secuencias de ADN en áreas de heterocromatina telomérica y silencia dichas secuencias cuando se encuentran en otras partes del genoma. Esto se conoce como efecto de silenciamiento telomérico (TSE). [ 3 ] Tan solo dos elementos P en el telómero son suficientes para suprimir más de 80 copias del elemento P en el genoma. El factor citoplasmático utilizado para el TSE se acumula a lo largo de las generaciones, y la supresión de los transposones no es completamente efectiva a menos que los ancestros de la línea femenina de la mosca hayan tenido el elemento P durante seis generaciones. [ 3 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 Khurana, Jaspreet; Theurkauf, William (2010). "PiRNAs, silenciamiento de transposones y desarrollo de la línea germinal de Drosophila" . Journal of Cell Biology . 191 (5): 905– 13. doi : 10.1083/jcb.201006034 . PMC 2995163. PMID 21115802 .  
  2. ↑ Josse, Thibaut; Teysset, Laure; Todeschini, Anne-Laure; Sidor, Clara; Anxolabehere, Dominique; Ronsseray, Stephane (2007). "Silenciamiento transtelomérico: una represión epigenética que combina el silenciamiento del ARN y la formación de heterocromatina" . PLOS Genetics . 3 (9): 1633– 43. doi : 10.1371/journal.pgen.0030158 . PMC 1976332. PMID 17941712 .  
  3. 1 2 3 4 Johnson, L (2008). "Silenciamiento de transposones: la extraordinaria epigenética de una trampa de transposones" . Heredity . 100 (1): 5. doi : 10.1038/sj.hdy.6801064 . PMID 17895904 . 
  4. ↑ Theurkauf, William (2011). "Silenciamiento de ARN pequeños por transposones" . Developmental Cell . 21 (2): e3. doi : 10.1016/j.devcel.2011.07.010 .
  5. ↑ Woodhouse, MR; Pedersen, B; Freeling, M (2010). " Los genes transpuestos en Arabidopsis suelen estar asociados con repeticiones flanqueantes" . PLOS Genet . 6 (5) e1000949. doi : 10.1371/journal.pgen.1000949 . PMC 2869330. PMID 20485521 .  
  6. ↑ Gross, L (octubre de 2006). " El silenciamiento por transposones mantiene los genes saltarines en su lugar" . PLOS Biol . 4 (10) e353. doi : 10.1371/journal.pbio.0040353 . PMC 1563490. PMID 20076477 .