Exploring the Roles of Enhancer RNAs

Cuatro mecanismos por los cuales los eRNA pueden funcionarWIKIMEDIA, PCLERMONTHay muchas cosas que los científicos aún no saben sobre los potenciadores, elementos genéticos descritos por primera vez hace casi 35 años que, a diferencia de los promotores, pueden regular al alza los genes desde cierta distancia. Esa distancia, aunque generalmente es inferior a 100 kilobases, puede variar mucho. Por lo general, los potenciadores regulan los genes más cercanos a ellos, pero no siempre; el potenciador del gen del desarrollo Sonic hedgehog está a una megabase de distancia de su promotor en el genoma humano. Lo que los científicos saben es que los potenciadores parecen desempeñar un papel clave en la biología humana. Un atlas de expresión de potenciadores en el genoma humano publicado recientemente sugirió que los potenciadores, que se expresan de manera diferente en los tipos de células, podrían ayudar a explicar cómo un genoma codifica tantos tipos diferentes de células. El mismo artículo informó que los cambios de un solo nucleótido asociados con enfermedades humanas están sobrerrepresentados en potenciadores y promotores en relación con los exones.

En un artículo de Nature de 2010,…

Los ERNA son bastante cortos, con una longitud que oscila entre 500 pares de bases y 5 kilobases. La mayoría de las veces, aunque no siempre, los ARN potenciadores se transcriben a partir de ambas cadenas de ADN, produciendo lo que se denominan transcritos bidireccionales. Como encontró originalmente el laboratorio de Greenberg, la producción de ARNe se correlaciona con la producción de ARNm de los genes que regulan los potenciadores.

Quizás la mejor marca de un potenciador activo es la inducción de un ARN potenciador, dijo M. Geoffrey Rosenfeld. de la Universidad de California, San Diego, cuyo grupo estudia la regulación de la expresión génica en todo el genoma y ha estado investigando la función del eRNA. Por supuesto, la correlación no es igual a la causalidad, advirtió. La siguiente pregunta es si el ARN potenciador es solo una marca de un potenciador activo o si podría tener una función per se.

¿Cuáles podrían ser esas funciones? Los científicos han elaborado algunas hipótesis, aunque la mayoría está de acuerdo en que los mecanismos por los que funcionan los eRNA siguen siendo un misterio.

Una idea es que los eRNA representan ruido transcripcional. Esa es una opinión sostenida por Albin Sandelin en el Centro de Bioinformática de la Universidad de Copenhague, quien dirigió el proyecto de atlas de potenciadores antes mencionado. Algo que la mayoría de la gente cree es que el potenciador, cuando está activo, enlaza con el promotor, y luego la concentración de ARN polimerasa II será mucho mayor, dijo Sandelin a The Scientist. Se refirió a la idea de que los potenciadores regulan al alza los genes al interactuar físicamente con los promotores objetivo; como los potenciadores y los promotores que regulan suelen estar en el mismo cromosoma, esta interacción crea un bucle de ADN entre los dos elementos genéticos. Creo que la mayoría de los eRNA se deben a esto: tienes un fragmento de ADN abierto, que es el potenciador, cerca de un promotor con altas concentraciones de ARN polimerasa II, y luego obtendrás la transcripción del potenciador.

Esta idea se apoya en el hecho de que, debido a que son tan cortos, los eRNA tienden a degradarse con bastante rapidez. Hay algunos casos en los que se ha demostrado que [los ARN potenciadores] son funcionales; Personalmente, no creo que la mayoría trabaje de esa manera, dijo Sandelin. [Pero] me parece que esta [supuesta función] es un subproducto de la proximidad a algunos sitios que tienen mucha polimerasa II.

Otra hipótesis sugiere que el acto de transcripción supera la importancia de las transcripciones ellos mismos. Los experimentos en macrófagos, dirigidos por Chris Glass de la Universidad de California en San Diego, respaldan esta idea.

No creo que la transcripción en los potenciadores sea ruido, dijo Vittorio Sartorelli, investigador del Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades musculoesqueléticas y de la piel (NIAMS) que ha estudiado los ARNe en el contexto de la miogénesis. Si los eRNA son absolutamente necesarios en cada situación o el acto de transcripción en los potenciadores es el principal determinante, creo que todavía está abierto a debate, dijo.

Varios estudios han presentado evidencia que sugiere que los eRNA juegan un papel importante. un papel clave. Como se describe en un artículo de Nature de 2013, el laboratorio de Rosenfeld descubrió que el estrógeno unido a su receptor en las células de cáncer de mama aumenta la expresión de genes particulares al unirse a potenciadores e inducir la transcripción de eRNA. La eliminación de los eRNA utilizando tanto el RNA de interferencia (RNAi) como los oligonucleótidos antisentido que se unen al RNA y conducen a su degradación por una RNasa redujo la capacidad de los potenciadores para regular al alza la expresión génica. El agotamiento de los eRNA en este sistema también redujo el bucle entre los potenciadores y los promotores.

Usando dos estrategias diferentes, hubo evidencia de que la presencia del eRNA interrogado es importante para la activación del gen objetivo y para la interacción. entre el potenciador y el promotor regulado afín, dijo Rosenfeld.

Tomando el enfoque inverso, los investigadores también probaron si los ARNe podrían regular al alza la transcripción independientemente del potenciador en sí. Rosenfeld y sus colegas conectaron experimentalmente los eRNA a un promotor que impulsa la expresión de un gen indicador de luciferasa en una construcción de plásmido. Cuando esta construcción se transfectó en células de cáncer de mama cultivadas, la expresión de luciferasa aumentó aproximadamente 2,5 veces.

Estos datos indican que el eRNA interrogado juega un papel funcional, al menos en este sistema, en la activación de la codificación gen objetivo, dijo Rosenfeld. Pero no distingue entre las posibilidades alternativas de que esto se deba a una secuencia específica en el eRNA que podría interactuar con un factor regulador oa alguna otra función del eRNA. . . subyace a su papel. Reiteró la idea de que, en algunos casos, la transcripción independiente de los eRNA resultantes es funcionalmente importante.

Científicos como Reuven Agami del Instituto del Cáncer de los Países Bajos, los NIAMS Sartorelli y San Diegos Glass han informado de resultados similares. resultados en otros sistemas. Para dilucidar aún más las funciones potenciales de los eRNA, continúan manipulando las secuencias de eRNA y realizando pruebas bioquímicas para determinar qué podrían estar haciendo estas transcripciones.

Será importante no cometer el error de pensar que todos los eRNA son va a ser lo mismo, dijo Greenberg. Puede ser que en algunos potenciadores, la secuencia del ARN en realidad no importe, que sea solo la producción del ARN. . . eso es todo lo que necesitas. Sin embargo, es posible que, a través de la evolución, los eRNA en ciertos potenciadores hayan cobrado vida propia.

Greenberg dijo que algunos eRNA podrían tener funciones no relacionadas con los promotores activados por sus potenciadores asociados, mientras que otros podrían desempeñar funciones directas en la expresión génica. Creo que debemos mantener la mente abierta en cuanto a cuáles son las funciones; es probable que haya varias funciones. 

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