Cómo desentrañar el misterio de los ARN largos no codificantes
¿Por qué las células hacen todo lo posible para regular estrictamente la expresión y localización de estos ARN no codificantes? Los avances en la tecnología de secuenciación de ARN han proporcionado una comprensión inicial de esta misteriosa molécula, y ahora se puede encontrar mucha información sobre los lncRNA en nuevas bases de datos, como las proporcionadas por el Broad Institute, la Universidad de Harvard y el MIT** **Catálogo desarrollado de humanos mapear lincRNA.
Sin embargo, la comprensión que la gente tiene del lncRNA es solo la punta del iceberg, y todavía hay muchas funciones del lncRNA que deben ser exploradas por los científicos.
Herramientas para la investigación de lncRNA
Uno de los principales desafíos que enfrenta actualmente la investigación de lncRNA es que aún se están desarrollando y mejorando herramientas, incluido el diseño de microarrays con diferentes sondas para detectar lncRNA. El microarray de expresión génica v2 SurePrint G3 de Agilent es un chip de este tipo. Su diseño de sonda no solo hace referencia al ARNm de las principales bases de datos públicas, sino que también hace referencia a la base de datos lincRNA y TUCP (transcripciones de potencial de codificación incierto), que detecta tanto codificantes como no codificantes. ARN codificantes. Corinna Nunn, gerente de productos de expresión genética de Agilent, dijo que el nivel de expresión del lncRNA es menor que el del ARN codificante, "por lo que el chip debe tener un amplio rango dinámico para garantizar niveles más bajos de expresión genética".
Affymetrix también lanzó una nueva versión del chip de perfil de expresión de transcripción completa humana GeneChip. Este chip está diseñado para integrar múltiples recursos de bases de datos, incluidos RefSeq, Ensemble, los lincRNA de mapas humanos del Broad Institute y el catálogo TUCP. "Nuestros chips de ultra alta densidad cuentan con sondas únicas que detectan múltiples sitios en cada exón de cada transcripción, asegurando la máxima captura de información biológica relevante", dijo Tsetska Takova de Affymetrix. BioTalk www.ebiotrade.com
Arraystar diseña chips de lncRNA desde 2009. La compañía acaba de lanzar la tercera generación de chips de lncRNA: el chip de LncRNA humano V3.0, que puede detectar mRNA y lncRNA. El perfil de expresión es a menudo el primer paso en el estudio de los lncRNA, pero el desarrollo de microarrays de expresión de lncRNA sigue siendo complejo y la coexistencia de múltiples bases de datos de lncRNA es un factor que complica la situación, explicó Ed Davis, especialista en soporte técnico de Arraystar. "Para hacer esto, combinamos bases de datos públicas con información de importantes artículos de lncRNA para crear una base de datos de lncRNA confiable y completa", dijo Davis. "Las sondas de microarrays tradicionales son 'específicas de genes'", dijo Davis. "En otras palabras, la sonda se dirige al extremo 3' de la transcripción. Las sondas de microarrays tradicionales son 'específicas de genes', en otras palabras, la sonda se dirige al extremo 3' de la transcripción. 3' del transcrito y, por lo tanto, no pueden diferenciar entre múltiples transcritos resultantes de diferentes sitios de inicio de la transcripción o patrones de empalme, mientras que las sondas de Arraystar son 'específicas del transcrito', capaces de apuntar a exones y sitios de empalme, detectando diferentes transcritos de un solo gen. /p>
La función del lncRNA
Aclarar la función del lncRNA no es fácil, Davis La introducción decía: "A diferencia del microARN, el lncRNA puede funcionar a través de múltiples mecanismos y es difícil inferir su funcionamiento. función según su secuencia. De hecho, actualmente se sabe que menos del 1% de los lncRNA son funcionales, según Takova de Affymetrix.
Sin embargo, un número cada vez mayor de estudios ha demostrado que los lncRNA desempeñan funciones importantes tanto en la diferenciación celular normal como en la tumorigénesis. A medida que la gente comprende gradualmente las diferencias entre los ARN no codificantes en estados normales y patológicos, los científicos creen que los ARN no codificantes pueden utilizarse como indicadores biológicos para el diagnóstico y la predicción de enfermedades.
¿Cómo realizar una investigación funcional de lncRNA? Chris Streck, director de marketing de ARN y epigenética de Illumina, también cree que analizar todo el transcriptoma es sin duda más valioso que estudiar sólo el ARN codificante. Señaló que con el desarrollo del proyecto ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements), los investigadores ahora están prestando más atención a la investigación integral, que incluye múltiples aspectos del ARN, el ADN y las funciones reguladoras, entre las que se destaca cada vez más el papel del ARN no codificante. prominente. (El objetivo del proyecto ENCODE es identificar todas las regiones transcritas, asociaciones de factores de transcripción, estructura de la cromatina y modificaciones de histonas en el genoma humano). BioCom www.ebiotrade.com
El posdoctorado de la BC Cancer Agency, Ewan Gibb (laboratorio Wan Lam), está estudiando el papel del lncRNA en las enfermedades. "Aunque muchos lncRNA tienen anotaciones genómicas, todavía falta evidencia de las funciones de la mayoría de los lncRNA", dijo Gibb. "Estoy seguro de que hay miles de lncRNA con funciones, pero aún debemos darnos cuenta de que la transcripción universal no significa una función universal. Es crucial dilucidar en profundidad las funciones de los lncRNA a partir del perfil transcripcional". Un grupo de investigación de la Universidad de Sapienza ha dilucidado la función de un lncRNA, un ARN endógeno competidor que controla la diferenciación muscular. Gibb señaló que otro desafío en la investigación del lncRNA es encontrar correlaciones entre la estructura del lncRNA y su función. "Se ha sugerido que la estructura de los lncRNA se basa en dominios, de manera similar a los genes que codifican proteínas", dijo. "¿Pero cómo se desarrolla esta organización y la relación entre la estructura de los lncRNA y sus funciones?" La relación queda por estudiar más a fondo".
Papel en enfermedades como el cáncer
Una cosa está clara: el lncRNA juega un papel importante en las enfermedades. ¿Cómo influyen fuertemente los lncRNA en los procesos patológicos? La científica senior de Agilent, Anne Bergstrom-Lucas, describe un nuevo estudio del Broad Institute en el que p53 normalmente reprime cientos de genes si los niveles de lncRNA relacionados con p53 se regulan negativamente, la expresión de estos genes se verá afectada. "Señalar el papel directo de los lncRNA en la supresión de tumores o la carcinogénesis sentará las bases para el desarrollo de nuevas terapias contra el cáncer", dijo. Además, los últimos avances del proyecto ENCODE muestran que aproximadamente el 80% del genoma no codificante desempeña un papel en la regulación genética.
Gibb está realizando estudios funcionales sobre lncRNA que se expresan de forma anormal en cánceres humanos. Gibb dijo: "En términos generales, podemos usar computadoras para analizar datos de secuenciación profunda para identificar lncRNA que se expresan anormalmente en enfermedades, mientras que dilucidar las funciones de estos lncRNA depende de métodos bioquímicos tradicionales". "La disección de las funciones del lncRNA en el cáncer humano no sólo puede ampliar en gran medida los objetivos del tratamiento del cáncer, sino también ayudar a las personas a desarrollar nuevos tratamientos contra el cáncer. Por ejemplo, la regulación genética se puede llevar a cabo mediante la interacción entre el ARN antisentido o el lncRNA diana y las proteínas. "
Muchos estudios han demostrado que el lncRNA no solo es un factor regulador sino también un indicador biológico de enfermedad, como el lncRNA llamado HOTAIR. La expresión de HOTAIR aumenta tanto en tumores de mama primarios como en tumores metastásicos, y el nivel de expresión de HOTAIR en tumores primarios se puede utilizar para predecir eficazmente la metástasis y la muerte del cáncer. También hay un lncRNA llamado PCA3 (antígeno 3 del cáncer de próstata) que está altamente sobreexpresado en el cáncer de próstata. Este lncRNA está presente en la orina y es relativamente fácil de detectar clínicamente. La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA) aprobó recientemente un kit de prueba comercial para uso clínico, el kit de prueba Progensa PCA3.
Además, lncRNA-HEIH también se expresa altamente en el carcinoma hepatocelular y puede detectarse utilizando microarrays LncRNA de Arraystar, según Davis de Arraystar.
Además del cáncer, la regulación del lncRNA también juega un papel importante en algunas enfermedades genéticas. Por ejemplo, la regulación anormal del lncRNA está relacionada con la braquidactilia y el síndrome HELLP. Los estudios han demostrado que el lncRNA puede estabilizar el mRNA de enzimas clave en la enfermedad de Alzheimer. ¿Puede el lncRNA revelar mecanismos reguladores de enfermedades más allá de los genes codificantes? "En mi opinión, el desarrollo más interesante es la creciente evidencia de que los lncRNA están estrechamente relacionados con las principales enfermedades humanas y que los lncRNA son más adecuados para el diagnóstico de enfermedades que los ARN codificantes de proteínas", dijo Davis and Prognosis de Arraystar. Con suerte, el ARN no codificante algún día se convertirá en un arma poderosa para ayudar a las personas a vencer las enfermedades.