Los genomas de cefalópodos contienen miles de sitios de edición de ARN conservados
WIKIMEDIA, NICK HOBGOOD Los sitios de edición de ARN rara vez se encuentran en las regiones de codificación de la mayoría de los animales’ genomas Pero según un estudio publicado hoy (6 de abril) en Cell, los genomas de calamares, pulpos y sepias contienen cientos de miles de sitios de edición, muchos de los cuales se encuentran en las regiones de codificación y se conservan evolutivamente.
Los autores demostraron que los eventos de recodificación, en los que la adenosina (A) del ARN se convierte después de la transcripción en inosina (I), lo que resulta en la incorporación de un nuevo aminoácido, ;a menudo se adaptan y contribuyen a la diversidad de los animales’ proteomas. Y la conservación de la secuencia de las regiones que rodean los sitios de edición ha ralentizado la evolución del genoma en los cefalópodos coleoides de comportamiento complejo.
no veo en ningún otro animal” Marie Öhman, que estudia la edición de ARN en el cerebro de los mamíferos en la Universidad de Estocolmo en Suecia y no…
Cuando empezamos a investigar esto, realmente no sabíamos si esta grabación masiva era más un error. o más de una característica, dijo la coautora Noa Liscovitch-Brauer, un postdoctorado en la Universidad de Tel Aviv en Israel. Lo que mostramos aquí es que probablemente sea ventajoso, y esto es algo especial que solo ellos hacen.
La mayoría de los organismos tienen muy pocos sitios funcionales [de edición] en las regiones de codificación, dijo el coautor Eli Eisenberg de la Universidad de Tel Aviv. . Por eso nos resulta tan inusual y sorprendente que en calamares, pulpos y sepias veamos exactamente lo contrario.
Liscovitch-Brauer, Eisenberg y sus colegas secuenciaron muestras de ADN y ARN de pulpos, calamares, y sepias, los cefalópodos coleoides de comportamiento complejo, así como de nautilus, un cefalópodo de comportamiento menos sofisticado, y liebre de mar, un molusco no cefalópodo. Descubrieron decenas de miles de sitios de edición en los genomas de los coloides, que están rodeados de secuencias que se prevé que formen las estructuras secundarias que reconocen las enzimas de edición. En el nautilus y la liebre de mar, los investigadores detectaron muchos menos sitios potenciales de edición.
Luego, los autores compararon el transcriptoma y el genoma publicado de una especie de pulpo, Octopus bimaculoides. Identificaron decenas de miles de sitios de edición en las regiones codificantes del genoma animal, miles de los cuales se conservaron entre otros cefalópodos coleoides.
El equipo determinó que los eventos de edición que conducen a cambios en los aminoácidos estaban presentes en números mucho mayores en el sistema nervioso que en otros tejidos de O. bimaculoides. Otras especies de coleoides también recodifican ampliamente el ARN mensajero (ARNm) en los tejidos neuronales. Luego, los investigadores examinaron los efectos de eventos de edición específicos de A a I en un canal de potasio y demostraron que la recodificación puede afectar la función de la proteína.
El equipo encontró evidencia de selección positiva en regiones genómicas inmediatamente adyacentes a los sitios de edición. Estas regiones tenían menos mutaciones que las secuencias alejadas de los sitios de edición. Y debido a que hay tantos sitios de edición y, por lo tanto, secuencias bajo selección positiva, las restricciones acumulativas han ralentizado la evolución del genoma coleoidal.
Hay muchos sitios [de edición] que están altamente conservados entre pulpos y calamares, dijo a The Scientist el coautor Joshua Rosenthal del Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Massachusetts. . Van tan lejos como para amortiguar la evolución genómica con el fin de mantenerla.
La edición es muy generalizada, particularmente los eventos de recodificación, dijo Jin Billy Li, quien estudia edición de ARN en la Universidad de Stanford en Palo Alto, California. , y no participó en el estudio. Es un hallazgo sorprendente, pero también es un primer paso. Hay tantas preguntas que hacer. . . ¿Como sucedió esto? ¿Y cuál es la consecuencia funcional?
El equipo planea explorar a continuación preguntas mecánicas sobre cómo funcionan las enzimas de edición de los cefalópodos y los efectos de la estructura secundaria del ARN. Los pasos posteriores también incluyen una investigación sobre los beneficios potenciales que podrían resultar de una recodificación extensa, por ejemplo, la adaptación a entornos cambiantes o el desarrollo de comportamientos complejos.
Esta conexión del sistema nervioso es realmente fascinante, Robert Reenan de la Universidad de Brown en Providence , Rhode Island, dijo a The Scientist. Reenan estudia la edición de ARN en Drosophila y mamíferos y no participó en el trabajo.
Los eventos de recodificación relativamente raros que ocurren en moscas de la fruta y mamíferos también tienen lugar en tejidos neuronales, Reenan explicó. Es una correlación realmente interesante, [pero] no prueba que la edición haga [a los cefalópodos coleoides] más inteligentes, agregó.
Los cefalópodos ofrecerán una mina de oro en términos de comprensión de los mecanismos que han adoptado para generar esta complejidad [comportamental], dijo Rosenthal. Ciertamente no estoy sugiriendo que la edición sea la única respuesta. Creo que es parte de la ecuación, y creo que ver cómo los organismos resuelven los problemas de manera diferente es invaluable.
N. Liscovitch-Brauer et al., Compensación entre la plasticidad del transcriptoma y la evolución del genoma en cefalópodos, Cell, doi:10.1016/j.cell.2017.03.025, 2017.
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