Se identifican casi 500 lncRNA necesarios para el crecimiento celular

Impresión artística de una hebra de RNAFLICKR, VOSSMANLos RNA largos no codificantes (lncRNA) comprenden una misteriosa clase de moléculas que tienen más de 200 nucleótidos de longitud, pero no codifican para cualquier proteína. Ahora, en un estudio del 15 de diciembre publicado en Science, los investigadores identifican 499 lncRNAs como funcionales y han avanzado mucho hacia la comprensión de cómo funcionan estas moléculas. A diferencia de la mayoría de los genes codificadores, que tienden a ser esenciales en diversas líneas celulares, casi el 90 por ciento de los genes lncRNA identificados parecen afectar el crecimiento celular sólido en solo una de las seis líneas celulares analizadas, informó el equipo.

«Los ARN largos no codificantes son un conjunto bastante misterioso de transcritos que están abundantemente presentes en la mayoría de las células». dijo el coautor Daniel Lim, neurocientífico y médico de la Universidad de California, San Francisco (UCSF). “Lo que no se sabía es cuántos hay y cuáles son importantes para las funciones biológicas básicas. Nuestro sorprendente…

Estudios previos han demostrado que ciertos lncRNAs juegan un papel crítico en la función celular, el desarrollo y la enfermedad. Sabemos desde hace más de una década que una gran parte del genoma se transcribe en lncRNA, dijo John Rinn, un experto en lncRNA de la Universidad de Harvard que no participó en el estudio. Varios grupos han demostrado que, de hecho, se requieren de manera crítica docenas de lncRNA para las células e incluso para la viabilidad de los organismos.

Pero más allá de un puñado de estudios, se sabía muy poco sobre cómo funcionan los lncRNA. Lo que no sabíamos era cómo funciona cualquiera de estos y en qué tipos de células tienden a funcionar, dijo el coautor Jonathan Weissman, profesor de farmacología celular y molecular en la UCSF. No teníamos una buena perspectiva sobre la importancia biológica de los lncRNA y teníamos herramientas limitadas para tratar de abordar esto.

En un intento por abordar esa brecha, Lim, Weissman y sus colegas desarrollaron una interferencia CRISPR ( CRISPRi) que apuntó a 16 401 loci de lncRNA en siete líneas celulares diversas, incluidas seis líneas celulares transformadas y células madre pluripotentes inducidas por humanos. Después de examinar miles de loci mediante la inhibición de la expresión de cada lncRNA candidato con su técnica CRISPR modificada, los científicos identificaron 499 loci necesarios para un crecimiento celular sólido, el 89 % de los cuales parecía funcionar exclusivamente en un tipo de célula.

Consulte Dirigirse al genoma no codificante con CRISPR

El poder de esta técnica realmente fue proporcionado por CRISPRi, dijo Lim. Pudimos cerrar la transcripción de estas transcripciones no codificantes. Para que el cribado CRISPRi funcione sin problemas, el equipo también creó una biblioteca de 10 ARN guía para cada loci, lo que se traduce en aproximadamente 170 000 ARN guía. La biblioteca, que el equipo denominó CRiNCL (biblioteca no codificante de CRISPRi) estará disponible a través de Addgene.

El hallazgo más sorprendente, escribieron los autores, fue que la gran mayoría de los genes lncRNA parecen modificar el crecimiento celular en solo un tipo de célula. A diferencia de los genes que codifican proteínas, que a menudo son esenciales en muchos tipos diferentes de células, los lncRNA que eran esenciales en una célula rara vez desempeñaban un papel importante en los otros tipos de células, dijo Weissman. Eso sugiere que los lncRNA desempeñan un papel en dar a cada célula su propia identidad.

Rinn elogió los hallazgos. Este esfuerzo heroico es la primera pantalla de todo el genoma para la biología de lncRNA a través de tipos de células específicas, dijo. A partir de este estudio, ahora podemos concluir que la mayoría de los lncRNA son importantes para la viabilidad celular, como se sospechaba. Pero ahora la prueba está en el pudín, por así decirlo.

Advirtió, sin embargo, que aún no está claro cómo los 499 loci de lncRNA identificados podrían afectar el crecimiento celular. Este estudio tuvo mucho cuidado en controlar las numerosas deficiencias de las pantallas de todo el genoma, dijo Rinn. Sin embargo, este estudio no puede descartar si es el acto de transcripción de estos lncRNA lo que es importante o si el producto de ARN final actúa como una molécula funcional.

Rinn agregó que los hallazgos podrían eventualmente tener implicaciones para el cáncer objetivo. terapias Los autores demostraron que muchos loci de lncRNA son importantes en la proliferación celular, dijo. Por lo tanto, en enfermedades como el cáncer, donde se requiere la proliferación celular, los loci identificados podrían representar una nueva vía para las terapias basadas en ARN.

De hecho, dijo Lim, los futuros tratamientos contra el cáncer pueden beneficiarse al dirigirse a los lncRNA cruciales para la función de las células cancerosas. , mientras que tiene poco o ningún efecto en las células cercanas que no requieren esos mismos lncRNA. Los medicamentos de quimioterapia actuales son citotóxicos, dijo. Para curar enfermedades complejas como el cáncer, creo que estudiar qué los hace especiales y diferentes de los tejidos y células normales podría tener implicaciones terapéuticas.

A corto plazo, Lim dijo que espera que otros investigadores puedan hacer uso de la biblioteca CRiNCL. Uno de nuestros objetivos era hacer posible que otras personas ampliaran estos hallazgos por su cuenta, dijo. Es difícil adivinar o incluso predecir la función de lncRNA, porque todavía sabemos muy poco sobre el genoma no codificante.

SJ Liu et al., «Identificación a escala del genoma basada en CRISPRi de loci de ARN no codificante en células humanas,» Science, doi:10.1126/science.aah7111, 2016.

Corrección (16 de diciembre): A la versión anterior de este artículo identificó erróneamente los 499 loci lncRNA en este estudio como nuevos y previamente desconocidos. El estudio no identificó nuevos lncRNA, pero demostró que 499 lncRNA conocidos son funcionales. El artículo ha sido actualizado para aclarar este punto.

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