Un equipo dirigido por un científico biomédico de la Universidad de California, Riverside, ha desarrollado un nuevo método de secuenciación de ARN, "Visualización panorámica de ARN superando la secuenciación interrumpida por modificación de ARN", o PANDORA-seq, que puede ayudar a descubrir numerososARN pequeños modificados que antes eran indetectables.
El ARN juega un papel central en la decodificación de la información genética en el ADN para mantener la vida de un organismo. Generalmente se lo conoce como la molécula intermedia utilizada para sintetizar proteínas a partir del ADN. Las células están llenas de moléculas de ARN en formas complejas y diversas, dos tipos principalessiendo ARN ribosómico o ARNr; y ARN de transferencia o ARNt; que están involucrados en la síntesis de proteínas.
Los ARN pequeños desempeñan funciones esenciales en la salud y las enfermedades, como el cáncer, la diabetes, las enfermedades neurológicas y la infertilidad. Ejemplos de ARN pequeños son microARN; ARN que interactúa con piwi o piRNA; y ARN pequeño derivado de ARNt o ARNt. ARN pequeñospuede ser modificado por grupos químicos y así adquirir nuevas funciones.
El desarrollo de tecnologías de secuenciación de ARN de alto rendimiento, útiles para examinar la cantidad y las secuencias de ARN en una muestra biológica, ha descubierto un repertorio en expansión de pequeñas poblaciones de ARN que afinan la expresión génica y protegen los genomas.
"PANDORA-seq se puede usar ampliamente para perfilar pequeños paisajes de ARN en diversas condiciones fisiológicas y de enfermedad para facilitar el descubrimiento de pequeños ARN reguladores clave involucrados en estas condiciones", dijo Qi Chen, profesor asistente de ciencias biomédicas en la Escuela UCRof Medicine, quien dirigió el estudio publicado hoy en Biología celular de la naturaleza . "Los ARN pequeños modificados usan una 'capa de invisibilidad' que evita que sean detectados por los métodos tradicionales de secuenciación de ARN. ¿Cuántos ARN modificados hay? ¿Cuál es el origen de sus secuencias? ¿Y cuál es exactamente su función biológica?Estas son preguntas que PANDORA-seq puede responder ".
PANDORA-seq emplea un tratamiento enzimático escalonado para eliminar las modificaciones clave del ARN, que luego quita la capa de invisibilidad utilizada por los ARN pequeños modificados.
"PANDORA-seq ha abierto la caja de Pandora de ARN pequeños", dijo Tong Zhou, bioinformático de la Facultad de Medicina de Reno de la Universidad de Nevada y coautor correspondiente del estudio. "Ahora podemos bailar con estos que alguna vez fueron invisiblessocios en el salón de baile de RNA ".
Según Chen, PANDORA-seq descubre un sorprendente paisaje de ARN pequeño que está dominado por ARNt y ARN pequeños derivados de ARNr, o ARNr, en lugar de microARN, que anteriormente se creía que dominaban muchos tejidos y células de mamíferos.
"Con PANDORA-seq, encontramos una dinámica de microRNA / tsRNA / rsRNA sin precedentes cuando las células somáticas se reprograman a células madre pluripotentes inducidas, que son generadas por células adultas y tienen propiedades similares a las de las células madre embrionarias, lo que las hace capaces de diferenciarseen todos los tipos de células del cuerpo ", dijo Sihem Cheloufi, profesor asistente de bioquímica en la UCR y coautor del artículo." Algunos tsRNA y rsRNA pueden afectar la síntesis de proteínas e incluso afectar la diferenciación del linaje de células madre embrionarias en el tallo embrionariocélulas."
Chen explicó que las clases actuales mejor estudiadas de ARN pequeños en mamíferos son los microARN, que abundan en las células somáticas de los mamíferos y controlan el tipo y la cantidad de proteínas que producen las células; y los piARN, que se expresan principalmente en los testículos y modulan el germendesarrollo celular.
"Actualmente, estos ARN pequeños pueden perfilarse de manera integral mediante métodos de alto rendimiento, como la secuenciación de ARN", dijo. "Sin embargo, los protocolos de secuenciación de ARN pequeños ampliamente utilizados tienen limitaciones intrínsecas que impiden que se detecten ciertos ARN pequeños no codificantes modificadosdurante la secuenciación del ARN. PANDORA-seq supera estas limitaciones. "
Junchao Shi, un estudiante de doctorado que trabaja en el laboratorio de Chen y el primer autor del artículo de investigación está entusiasmado con el uso de PANDORA-seq.
"El nuevo método podría revolucionar la visión de los paisajes de ARN pequeños", dijo. "Francamente, es posible que ahora sea necesario revisar todos los estudios anteriores que utilizan la secuenciación de ARN tradicional".
Cheloufi dijo que el equipo ahora quiere comprender cómo se generan los ARNt / ARNr, cómo funcionan en las células madre y cómo orquestan las decisiones sobre el destino de las células durante el desarrollo.
"Las respuestas a estas preguntas son oportunas para desarrollar herramientas de diagnóstico, identificar dianas terapéuticas y promover la medicina regenerativa", dijo.
Mientras desarrollaba PANDORA-seq, Chen recordó la parábola de los ciegos y el elefante, que enseña que la verdad solo se revela cuando se juntan varias partes.
"A veces nos olvidamos del panorama general y nos enfocamos en solo una pequeña parte de él", dijo. "Quizás la única manera de llegar a la verdad total, el panorama general, es empujar contra nuestra frontera de conocimiento yconfirmar la verdad revelada con tecnología recién diseñada ".
"Es fascinante observar con las lentes de un microscopio en el laboratorio el profundo cambio del destino celular durante la reprogramación y diferenciación celular", dijo Reuben Franklin, estudiante de doctorado en el laboratorio de Cheloufi y coautor del estudio. "Pero PANDORA-seq nos permite escuchar a escondidas a los jugadores moleculares durante estos procesos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Iqbal Pittalwala. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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