Edición do ARN

A edición do ARN (RNA editing) é un proceso molecular de modificación do ARN no cal algunhas células poden producir pequenos cambios en secuencias nucleotídicas específicas nunha molécula de ARN despois de que este foi orixinado pola actividade da ARN polimerase. A edición do ARN é un proceso relativamente pouco común, e as formas máis habituais de procesamento do ARN, como o empalme, formación da carapucha 5' (capping) e a poliadenilación 3', non se consideran xeralmente incluídas dentro desta "edición" ou modificación. A edición pode consistir en insercións, delecións, e substitucións de bases de nucleótidos na molécula de ARN.

Observouse edición do ARN nalgúns ARNt, ARNr, ARNm e microARN en eucariotas e os seus virus, arqueas e bacterias. A edición do ARN ocorre no núcleo celular e no citosol, e tamén nas mitocondrias e plastidios. Nos vertebrados, a edición é rara e xeralmente consiste nun pequeno número de cambios na secuencia das moléculas afectadas. Noutros organismos, pode haber unha edición extensa (pan-edición ou pan-editing), na cal nalgúns casos a maioría dos nucleótidos da secuencia final dun ARNm orixináronse como resultado da edición.

O proceso de edición do ARN presenta unha grande diversidade molecular, e algunhas das modificacións parecen ser adquisicións evolutivamente recentes que apareceron independentemente unhas doutras. Entre a diversidade dos fenómenos de edición do ARN están as modificacións de nucleobases como a citidina (C) que cambia a uridina (U), e a adenosina (A) que cambia a inosina (I), que son desaminacións, e tamén as adicións e insercións de nucleótidos non incluídos na secuencia molde do ADN. A edición do ARN no caso dos ARNm altera a secuencia de aminoácidos da proteína codificada para que esta difira da que estaba prevista na secuencia de ADN xenómica.
350px|miniatura|O Complexo Editosoma.

 Edición por inserción ou deleción 
Atopáronse exemplos de edición do ARN por medio da adición ou deleción de uracilo en cinetoplastos das mitocondrias do protozoo Trypanosoma brucei
Como isto pode implicar unha grande fracción dos sitios dun xene, este tipo de edición extensa denomínase "pan-edición" para distinguila da edición que afecta só a un ou uns poucos sitios.

A pan-edición empeza co apareamento de bases do transcrito primario sen editar cun ARN guía (ARNg), que contén secuencias complementarias das rexións que están arredor dos puntos de inserción/deleción. A rexión de dobre cadea que se forma é despois rodeada por un editosoma, que é un grande complexo multiproteico que cataliza a edición. O editosoma abre o transcrito no primeiro nucleótido mal apareado e empeza a inserir uridinas. As uridinas inseridas aparéanse coas bases do ARN guía, e a inserción continúa mentres haxa A ou G no ARN guía, e para cando encontra unha C ou U. Os nucleótidos inseridos causan un cambio de pauta de lectura e orixinan a tradución dunha proteína que difire do codificado no seu xene.
300px|miniatura|Efecto da inserción dun uracilo nos transcritos de pre-ARNm.

O mecanismo do editosoma inplica un corte endonucleotídico no punto onde están as bases mal apareadas entre o ARN guía e o transcrito sen editar. O seguinte paso é catalizado por un dos encimas do complexo, unha U-transferase terminal, que engade uridinas procedentes de UTP no extremo 3’ do ARNm. Os extremos abertos son mantidos no seu sitio por outras proteínas do complexo. Outro encima chamado exorribonuclease U-específica, elimina as U desapareadas. Unha vez que a edición fixo que o ARNm sexa complementario do ARNg, unha ARN ligase une os extremos do transcrito de ARNm editado. Como consecuencia, o editosoma pode editar só en dirección 5'→3' ao longo do transcrito primario de ARN. O complexo só pode actuar á vez sobre un ARN guía. Por tanto, un transcrito de ARN que requira unha extensa edición necesitará máis dun ARN guía e dun complexo editosoma.

 Edición por desaminación 

 Edición C-U 
Nesta edición intervén unha citidina desaminase que desamina a base citidina converténdoa en uridina. Un exemplo de edición de C a U ten lugar no xene humano da apolipoproteína B. A ApoB100 exprésase no fígado e a ApoB48 nos intestinos. A forma B100 ten unha secuencia CAA que se edita nos intestinos a UAA, que é un codón de parada, pero non se edita no fígado. 300px|miniatura|Efecto dunha edición C-U do ARN no xene humano ApoB.

 Edición A-I 
A edición de A a I é a principal forma de edición do ARN en mamíferos
 e prodúcese en rexións de ARN de dobre cadea (dsRNA). Os encimas que realizan esta edición son as adenosina desaminases que actúan sobre o ARN (ADARs), que están implicadas na desaminación hidrolítica da adenosina a inosina (de A a I). A edición de A a I pode ser específica (edítase unha soa adenosina nun tramo de ARN de dobre cadea) ou máis extensa ou "promiscua" (edítanse ata o 50% das adenosinas). A edición específica ocorre en curtos duplexos (por exemplo, os formados nun ARNm no se aparea unha secuencia intrónica cunha secuencia exónica complementaria), mentres que a edición máis extensa ten lugar en rexións máis longas en dúplex (por exemplo, pre- ou pri-miARNs, duplexos orixinados a partir dun transxene ou expresión viral, ou duplexos orixinados a partir de elementos repetitivos apareados). Hai moitos efectos da edición de A a I, que se deben a que I se comporta como se fose G tanto na tradución coma durante a formación de estruturas secundarias. Entre estes efectos están a alteración da capacidade de codificación, poboacións alteradas de ARN interferente pequeno ou microARN, formación de heterocromatina, secuestro nuclear, secuestro citoplasmático, clivaxe endonucleolítica pola proteína Tudor-SN, inhibición do procesamento de miARN e ARN interferente pequeno (siRNA), e alteración do splicing.

 Edición do ARN en mitocondrias vexetais e plastidios 
En estudos previos observárase que os únicos tipos de edición do ARN en mitocondrias e plastidios de plantas eran a conversión de C a U e de U a C (moi raro) 

. Os sitios de edición do ARN encóntranse principalmente nas rexións codificantes do ARNm, en intróns, e noutras rexións non traducidas. A edición do ARN pode restaurar a funcionalidade de moléculas de ARNt. Os sitios de edición encóntranse principalmente augas arriba nos ARNs mitocondriais e de plastidios. O mecanismo exacto non se coñece, pero estudos previos especularon con que interviñan ARNs guías e o complexo editosoma. A razón subxacente desta idea era que para unha desaminase había demasiados sitios de edición que necesitaban ser cambiados nestes orgánulos.

A edición do ARN é esencial para o funcionamento normal da tradución nas plantas e da actividade respiratoria. A edición pode restaurar as secuencias apareadas esenciais dos ARNt, que recuperan a súa funcionalidade. Tamén foi ligada á produción de proteínas de ARN editado, que se incorporan aos complexos polipeptídicos da vía respiratoria. Por tanto, é moi probable que os polipéptidos sintetizados a partir dos ARNs non editados non funcionarían correctamente e dificultarían a actividade de mitocondrias e plastidios.
miniatura|300px|Resumo das funcións da edición do ARN.

 Edición do ARN en virus 
A edición do ARN en virus (como os do sarampelo, papeiras, ou parainfluenza) utilízase para dar estabilidade e xeración de variantes proteicas.

Os ARNs virais tanscríbense por unha ARN polimerase-ARN-dependente codificada polo virus, que tende a deterse e "tatexar" en certas combinacións de nucleótidos. Ademais, a polimerase engade ata varios centos de A no extremo 3' do ARNm nacente. Estas A axudan a estabilizar o ARNm. Ademais, a detención e "tatexo" da ARN polimerase permiten a incorporación dunha ou dúas G ou A augas arriba do codón traducional. A adición de nucleótidos que non estaban no molde cambia a pauta de lectura, o cal xera unha proteína diferente.

 Orixe e evolución da edición de ARN 
O sistema de edición do ARN que presentan os animais puido ter evolucionado a partir de mononucleótido desaminases, o cal levou á formación de familias xénicas maiores que inclúen os xenes apobec-1 e adar. Estes xenes comparten unha identidade moi próxima coas desaminases bacterianas implicadas no metabolismo de nucleótidos. A adenosina desaminase de E. coli non pode desaminar un nucleósido no ARN; o peto de reacción do encima é demasiado pequeno para que se una a cadea de ARN. Porén, este sitio activo é ampliado por cambios nos aminoácidos nos xenes humanos análogos correspondentes, APOBEC-1 e ADAR, o que fai posible a desaminación 

A pan-edición mediada por ARN guías das mitocondrias dos tripanosomas, que implica a inserción de residuos U, é unha reacción bioquímica completamente diferente. Os encimas implicados son recrutados e adaptados de diferentes fontes. Pero, a especificidade da inserción de nucleótidos por medio da interacción entre o ARNg e o ARNm é similar aos procesos de edición do ARNt nas mitocondrias animais e do protozoo Acanthamoeba. A metilación de ribosa eucariótica do ARNr por moléculas de ARN guías é unha forma de modificación similar.

Pódese dicir, pois, que a edición do ARN evolucionou máis dunha vez. Suxeríronse varias razóns adaptativas para a adopción da edición do ARN. A edición descríbese a miúdo como un mecanismo de corrección ou reparación para compensar os defectos nas secuencias dos xenes. Con todo, no caso da edición mediada por ARNg, esta explicación non parece posible porque se ocorre primeiro un defecto na secuencia, non hai maneira de xerar unha rexión codificante de ARNg libre de erro, a cal presumiblemente se orixina por duplicación da rexión xénica orixinal. Esta idea levou a facer unha proposta evolutiva chamada "evolución neutra construtiva" na cal a orde dos pasos do proceso está invertida, e a capacidade innecesaria de editar precede ao "defecto".

 A edición do ARN pode estar implicada na súa degradación 
Un estudo recente examinou a implicación da edición do ARN na degadación do ARN. Examinouse especificamente a interacción entre o encima ADAR1 e a proteína hUpf1, que é un encima implicado na vía de degradación do ARN mediada por sen sentido (NMD). O resultado encontrado foi que ADAR1 e hUpf1 se atopan no supraspliceosoma e forman un complexo que orixina a regulación á baixa de xenes específicos, pero os mecanismos exactos ou as vías exactas nas que estas dúas proteínas están implicadas non se coñecen polo momento.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
 Edición xenómica

 Ligazóns externas 
 RNA editing website
 DARNED (DAtabase of RNa EDiting in humans) 
 A-I editing website
 C-U Editing Website

Categoría:Expresión xénica
Categoría:Ácidos nucleicos