Evolución por empalme
Molécula de ARNWIKIMEDIA, CORENTIN LE REUNLa mayoría de los genes que codifican proteínas de mamíferos tienen una serie de transcripciones posibles, generadas por la inclusión variable de exones. Se pensó que estos llamados eventos de empalme alternativo podrían conservarse entre especies, pero dos estudios publicados hoy (20 de diciembre) en Science revelan que la mayoría no lo son. Los investigadores incluso proponen que el alto grado de variabilidad de empalme alternativo puede ser una fuerza impulsora de la divergencia de especies.
“En general, se suponía que las diferencias de empalme que se ven entre el cerebro y el músculo en el ratón serían similar entre el cerebro y el músculo en el ser humano” dijo Donny Licatalosi, profesor de biología molecular de ARN en la Universidad Case Western Reserve en Cleveland, Ohio, quien no participó en los estudios, «pero lo que ambos estudios muestran es que no es así». Hay una gran cantidad de empalmes alternativos específicos de especies.”
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Por otro lado, los artículos muestran que la mayoría de los eventos de empalmes alternativos difieren ampliamente entre incluso especies relacionadas. Los patrones de empalme alternativos son muy diferentes incluso entre humanos y chimpancés, dijo Blencowe. El splicing alternativo está evolucionando más rápido que la expresión génica, concluyó Tom Cooper, profesor de patología en el Baylor College of Medicine de Houston, Texas, que no participó en el trabajo.
Evaluar patrones de splicing alternativos así como la transcripción niveles, ambos grupos realizaron una secuenciación de alto rendimiento del ARN mensajero. Extrajeron ARN de una gran variedad de órganos de diferentes especies de vertebrados, incluidas ranas, pollos, primates y humanos. Es una cantidad enorme de datos, dijo Cooper.
El equipo de Blencowes demostró que los cambios de empalme alternativos específicos de la especie tendían a ser impulsados por diferencias en las transcripciones mismas, que llevan un código de empalme que guía la maquinaria de empalme en lugar de diferencias en la maquinaria de empalme. Por ejemplo, las transcripciones humanas expresadas en células de ratón exhibieron patrones de empalme humanos, no de ratón, a pesar de haber sido empalmados por maquinaria de ratón.
Estos son artículos muy importantes que proporcionan por primera vez una visión a gran escala de la evolución del empalme alternativo en vertebrados, dijo Brent Graveley, profesor de genética y biología del desarrollo en la Universidad de Connecticut, que no participó en la investigación. Demuestran lo espectacularmente rápido que evoluciona el empalme alternativo y sugieren que podría desempeñar un papel en la especiación.
La increíble capacidad para el empalme alternativo podría permitir a las células probar nuevas versiones de proteínas sin correr el riesgo de perder por completo los originales, dijo Burge. Por supuesto, si una nueva versión ofrece una ventaja, se seleccionarán los cambios de secuencia asociados al código de empalme. Sin duda, es un modelo atractivo, y creemos que es lo que está sucediendo, dijo Burge.
Su equipo encontró evidencia de que una forma en que los exones empalmados alternativamente podrían alterar la función de la proteína era mediante la eliminación o inserción de sitios de fosforilación. . Las búsquedas en la base de datos de genes revelaron que los exones alternativos que son específicos de tejido tienen una densidad significativamente mayor de sitios de fosforilación predichos y validados, dijo Burge. Los estados de fosforilación de las proteínas pueden influir en sus interacciones, su actividad, su localización subcelular, explicó, y el empalme alternativo podría ofrecer un interruptor para controlar las funciones de las proteínas en las células. Eso es bastante nuevo. . . . No ha habido una apreciación de que el empalme podría usarse de esa manera, dijo.
Por supuesto, la fosforilación no es la única forma en que se regulan las proteínas, dijo Cooper. Supongo que habrá una serie de dominios y regiones funcionales que se modificarán mediante el empalme.
NL Barbosa-Morais et al., El panorama evolutivo del empalme alternativo en especies de vertebrados, Science, 388, 1587-93, 2012.
J. Merkin et al., Dinámica evolutiva de la regulación de genes e isoformas en tejidos de mamíferos, Science, 388, 1593-99, 2012.
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