ARN no codificante y funciones reguladoras

Una gran parte del genoma se transcribe en ARN que nunca se traduce en proteínas. Estos ARN no codificantes —desde pequeños microARN y ARN de interferencia pequeños hasta ARN no codificantes largos— actúan directamente como reguladores, guiando el silenciamiento de mensajes, dando forma a la cromatina y sirviendo de andamiaje para complejos moleculares. Su descubrimiento redefinió el ARN como un agente de regulación génica, y no meramente como un intermediario.

Definition

Los ARN no codificantes son moléculas de ARN que no se traducen en proteínas, sino que desempeñan funciones estructurales, catalíticas o —y esto es central aquí— reguladoras, incluyendo ARN pequeños que dirigen el silenciamiento génico secuencia-específico y ARN no codificantes largos que regulan la transcripción y la cromatina.

Scope

Este tema abarca las principales clases de ARN no codificante regulador, las vías de interferencia de ARN y de microARN a través de las cuales los ARN pequeños silencian la expresión génica, y los diversos roles de los ARN no codificantes largos. Se tratan estos como mecanismos reguladores dentro de la biología del ARN y tiene un propósito educativo de referencia, no de orientación clínica.

Core questions

• ¿Qué clases de ARN no codificante regulan la expresión génica y cómo difieren entre sí?
• ¿Cómo logran los ARN pequeños el silenciamiento secuencia-específico a través de la interferencia de ARN y la vía de los microARN?
• ¿Cómo influyen los ARN no codificantes largos en la transcripción, la cromatina y los complejos moleculares?
• ¿Cómo cambió el descubrimiento de los ARN reguladores la visión del genoma?

Key concepts

• MicroARN (miRNA)
• ARN de interferencia pequeño (siRNA)
• Interferencia de ARN y el complejo silenciador
• ARN no codificante largo (lncRNA)
• Silenciamiento génico secuencia-específico
• ARN como andamio y guía
• ARN endógeno competidor / secuestro de microARN

Key theories

Interferencia de ARN

El ARN de doble cadena se procesa en guías cortas que dirigen el silenciamiento secuencia-específico de transcritos complementarios; la identificación de la ribonucleasa que inicia este procesamiento ayudó a definir una vía de silenciamiento de ARN pequeños conservada y compartida por los microARN y los ARN de interferencia pequeños.

Mechanisms

Los ARN reguladores pequeños se generan cuando precursores más largos de doble cadena o en horquilla se escinden por ribonucleasas en dúplex cortos; una de las hebras se carga en un complejo efector que utiliza el apareamiento de bases para reconocer ARNm diana complementarios y dirigir su escisión o represión traslacional. Esta lógica de interferencia de ARN es compartida por los ARN de interferencia pequeños y los microARN, estos últimos codificados en el genoma para ajustar la expresión de muchos genes diana. Los ARN no codificantes largos actúan a través de una gama más amplia de mecanismos —plegándose en estructuras que reclutan modificadores de cromatina, guiando proteínas a sitios genómicos específicos o sirviendo como andamios y señuelos— de modo que el ARN participa directamente en la regulación de la transcripción y la organización del genoma. En conjunto, estos ARN demuestran que gran parte de la producción reguladora del genoma es ARN en lugar de proteína.

Clinical relevance

Los ARN no codificantes se estudian como biomarcadores y como dianas o agentes terapéuticos, y la vía de interferencia de ARN es la base de una clase de fármacos silenciadores de genes. Esta entrada describe esa biología como información educativa y no constituye una base para el diagnóstico o tratamiento individual.

History

El descubrimiento de ARN reguladores pequeños en gusanos y la demostración de que el ARN de doble cadena desencadena un potente silenciamiento secuencia-específico (interferencia de ARN) abrió un campo que creció hasta abarcar microARN, ARN de interferencia pequeños y un vasto repertorio de ARN no codificantes largos. Durante las décadas siguientes, esta 'revolución del ARN no codificante' derrocó la suposición de que la regulación es llevada a cabo principalmente por proteínas.

Debates

¿Cuán extendido y funcional es el secuestro de microARN por otros ARN?

Se propone que algunos ARN no codificantes largos y ARN circulares actúan como ARN endógenos competidores que secuestran microARN, pero la significancia fisiológica de este efecto de 'esponja' a niveles de expresión endógenos sigue siendo objeto de debate.

Key figures

• Victor Ambros
• Gary Ruvkun
• Andrew Fire
• Craig Mello
• Gregory Hannon

Seminal works

• bernstein-2001
• carthew-2009
• cech-2014

Frequently asked questions

Si los ARN no codificantes no se traducen, ¿qué hacen?

Actúan como reguladores y moléculas estructurales o catalíticas; por ejemplo, los ARN pequeños silencian mensajes específicos a través de la interferencia de ARN, y los ARN no codificantes largos ayudan a controlar la transcripción y la cromatina.

¿Cuál es la diferencia entre un microARN y un ARN de interferencia pequeño?

Ambos son ARN cortos que guían el silenciamiento a través de la misma maquinaria central; los microARN están codificados en el genoma para regular muchos genes endógenos, mientras que los ARN de interferencia pequeños suelen surgir de ARN de doble cadena más largos y silencian dianas altamente complementarias.