Considerado durante mucho tiempo como un simple vínculo entre el ADN y la proteína, el ARN mensajero nunca ha ofrecido mucha intriga. Pero una nueva investigación en la Universidad Rockefeller sugiere que la molécula está tramando algo inesperado.
Al descubrir disparidades generalizadas en la expresión de los componentes de las moléculas de ARNm, algo que se supone que no ocurre, los científicos dicen que han encontrado patrones de expresión intrigantes que sugieren funciones inesperadas para ciertas regiones dentro de las moléculas de ARNm.
"Las proporciones asimétricas que encontramos en la expresión de dos partes del ARNm, una que lleva el código de una proteína y otra que no, no parecen ocurrir al azar", dice la autora principal Mary Hynes, investigadora asociadaprofesor. "Sospechamos que algunas de estas proporciones sesgadas pueden actuar como un mecanismo para regular la producción de proteínas, particularmente durante el desarrollo embrionario, pero también en el adulto".
Reportado el 16 de diciembre en neurona , los resultados de los investigadores se centran en regiones dentro del ARN mensajero, que se transcribe directamente de un gen y luego se traduce en proteína. Después de la transcripción, cada molécula de ARNm posee en su centro una secuencia codificante, las instrucciones a partir de las cuales se fabricará la proteína.La secuencia de codificación está flanqueada por dos secciones que no producen proteínas, la región no traducida 3 'UTR y la UTR 5', cuyos nombres se derivan de la columna vertebral del azúcar. Durante mucho tiempo se ha asumido que las tres se adhierenjuntos dentro de una sola molécula de ARNm.
Utilizando una técnica desarrollada en Rockefeller llamada purificación por afinidad de traducción de ribosoma TRAP, el equipo de Hynes aisló ARNm purificado de neuronas de dopamina de ratones embrionarios. Con un navegador que muestra la región de un ARNm que se expresa, hicieron la sorprendente observación de quevarios genes en las neuronas de dopamina mostraron una expresión abundante de secuencias de ARNm de 3'UTR y poca o ninguna expresión de la región codificante de estos ARNm. Esto fue cierto, por ejemplo, para dos genes de la familia Sox, Sox11 y Sox12, que sonconocido por ayudar a determinar el destino de las células durante el desarrollo.
Esto contradecía el pensamiento común de que una vez que se transcribe un ARNm de un gen, las UTR 5 'y 3' y las regiones codificantes actúan como una unidad hasta que se produce la proteína y se degrada el ARNm.
Un estudio anterior había notado disparidades similares, pero no exploró las implicaciones biológicas y sus datos no recibieron una atención generalizada. Hynes y sus colegas dieron el siguiente paso, preguntando: ¿Por qué entonces una célula produciría niveles abundantes de secuencia 3 'UTRy sin secuencia codificante, ya que la proteína no se puede producir sin la secuencia codificante?
Para verificar los hallazgos y comprender si esto estaba restringido a las neuronas de dopamina, el desarrollo o el sistema nervioso, el equipo usó sondas verdes para marcar las secuencias codificantes y rojas para marcar las 3 'UTR de 19 genes en tejido embrionario y adulto.
"Basado en conocimientos previos, se esperaba que todas las células del tejido aparecieran en amarillo, cuando ambos se expresan, o en negro, cuando ninguno de los dos lo está", dice Hynes. "Pero para nuestra sorpresa, cuando examinamos Sox11ARNm en el cerebro encontramos muchas neuronas que eran rojas, o que expresaban principalmente UTR, así como muchas que eran verdes, o que expresaban principalmente secuencias codificantes ".
Continuaron demostrando que esto era cierto para todos los genes que examinaron y que la expresión diferencial de UTR y secuencias codificantes se produce en el embrión, en el adulto y fuera del sistema nervioso. Incluso genes ampliamente expresados, como la beta actina,una proteína necesaria para el movimiento y la estructura celular, muestran diferencias en la UTR y la expresión de la secuencia de codificación, encontraron.
Cuando tomaron en cuenta la expresión de proteínas, encontraron que cuanto mayor era la proporción de expresión de 3 'UTR con respecto a la secuencia codificante, menor era el nivel de proteína, lo que sugiere que los altos niveles de 3' UTR podrían estar involucrados de alguna manera en rechazar lamarcar la producción de proteínas. Sin embargo, no está claro cómo podría suceder esto, dice Hynes.
A continuación, volvieron a centrarse en las neuronas de dopamina en desarrollo y los nueve mil genes que encontraron estaban activos en ellas. Con la ayuda del Centro del Genoma de Nueva York, compararon las funciones biológicas de los genes con una secuencia de codificación de UTR altaproporción frente a aquellos con proporciones comparables. Muchos de los genes de alta UTR resultaron desempeñar funciones específicas en el desarrollo, mientras que los genes con proporciones comparables participaron más a menudo en procesos celulares genéricos.
"Durante el desarrollo, una neurona puede necesitar expresar un determinado gen, pero solo una cantidad particular de él. Demasiado o muy poco podría ser dañino y conducir a cambios irreversibles en el destino. Por lo tanto, creemos que este podría ser un mecanismo paratitulando los niveles de proteínas de un gen activo ", dice Hynes.
Debido a que los estudios de expresión de ARN pueden basarse en secuencias dentro de las UTR, las secciones de codificación o ambas, es posible que estén perdiendo información esencial, dice ella. "En el futuro, creo que cuando un experimento de secuenciación de ARN sugiere que un gen esaltamente expresado, los investigadores querrán observar más de cerca los niveles relativos de estos dos componentes para obtener una imagen más precisa de lo que se está expresando ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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