Elemento nuclear intercalado curto

Os elementos nucleares intercalados curtos ou SINEs (do inglés Short interspersed nuclear elements) son secuencias de ADN non codificante presentes en altas frecuencias en varios xenomas eucariotas. Son unha clase de retrotransposóns, é dicir, elementos de ADN que se amplifican a si mesmos nos xenomas eucariotas, xeralmente por medio de intermediarios de ARN, que non poden formar autonomamente (dependen de moléculas doutros elementos xenéticos para replicarse). Os SINEs caracterízanse polo seu tamaño e método de retrotransposición. Na literatura atópanse diversos tamaños para os SINEs, pero hai un consenso xeral de que teñen unha lonxitude de menos de 700 pares de bases (aínda que os límites son arbitrarios).Kramerov D. and Vassetzky N. (2012).  SINEBase: a database and tool for SINE analysis. Nucleic Acids Research 41, D83-D89. PMID 23203982. Cita: "SINEs are defined as relatively short (<700 bp) nonautonomous retroposons transcribed by the cellular RNA polymerase III (pol III) from an internal promoter, whereas their reverse transcription depends on the reverse transcriptase of partner LINEs." ("Os SINEs defínense como retrotransposóns non autónomos relativamente curtos (<700 pares de bases) transcirtos pola ARN polimerase III celular (pol III) a patir dun promotor interno, mentres que a súa transcrición inversa depende da transcriptase inversa de LINEs asociados.") Os SINEs son transcritos pola ARN polimerase III, que se encarga de transcribir o ARN ribosómico e o ARN transferente, dous tipos de ARN fundamentais para a ensamblaxe do ribosoma e a tradución dos ARNm.Deininger P. and Batzer M. (2002). Mammalian Retroelements. Genome Res 12, 1455-1465. Os SINEs, igual que os ARNt e moitos ARNs nucleares pequenos posúen un promotor interno, é dicir, teñen os seus propios elementos promotores clave dentro da rexión transcrita. Aínda que son transcritos pola ARN polimerase III, os SINEs e outros xenes que posúen promotores internos, recrutan diferente maquinaria transcricional e factores que os xenes que posúen promotores situados augas arriba.White Robert. (July 2011). Transcription of RNA polymerase III: more complex than we thought. Nature Reviews Genetics 12, 459-463.

O ARN codificado polos SINEs non codifica ningún produto proteico pero sofre transcrición inversa orixinando un ADN que é inserido nunha rexión distinta do xenoma. Por esta razón, crese que os elementos nucleares intercalados curtos (SINEs) evolucionaron xunto cos elementos nucleares intercalados longos (LINEs), xa que os LINEs si codifican produtos proteicos, o que lles permite ser reversotranscritos e integrados de novo no xenoma. Pénsase que os SINEs se apropiaron das proteínas codificadas polos LINEs, as cales están contidas en dous marcos de lectura. O marco de lectura aberto 1 (ORF 1) codifica unha proteína que se une ao ARN e actúa como unha chaperona para facilitar e manter a estrutura do complexo proteína de LINE-ARN.Ewing A. et al. (2013). Retrotransposition of gene transcripts leads to structural variation in mammalian genomes. Genome Biology 14(3), R22. O marco de lectura aberto 2 (ORF 2) codifica unha proteína que posúe actividades de endonuclease e de transcriptase inversa.Matlik K et al. (2006). L1 antisense promoter drives tissue-specific transcription of human genes. Journal of Biomedicine and Biotechnology 2006(1), 71753. Isto permite que o ARNm do LINE sexa reversotranscrito a ADN e integrado no xenoma baseándose en motivos de secuencia recoñecidos polo dominio endonuclease da proteína.

Ademais, os SINEs comparten homoloxía de secuencia cos LINEs, o que explica que a maquinaria dos LINEs poida reversotranscribir e integrar transcritos de SINEs. Alternativamente, algúns SINEs crese que usan un sistema moito máis complexo para integrarse de novo no xenoma; este sistema implica o uso de roturas no ADN bictenario ao chou (en vez da creación dun sitio de inserción como fai a endonuclease codificada polos LINEs).Singer M. (March 1982). SINEs and LINEs: highly repeated short and long interspersed sequences in mammalian genomes. Cell 28(3), 433-434. Estas roturas no ADN son utilizadas para cebar a transcriptase inversa, integrando finalmente o transcrito SINE no xenoma. Como os SINEs dependen de enzimas codificados por outros elementos do ADN, denomínanse retrotransposóns non autónomos, xa que dependen da maquinaria dos LINEs, os cales se denominan retrotransposóns autónomos.Buzdin A. and Gogvadze E. (2009). Retroelements and their impact on genome evolution and functioning. Cell. Mol. Life Sci. 66, 3727-3742.

As rexións internas dos SINEs orixínanse de ARNt e están altamente conservadas, o que suxire que existiu unha presión positiva para preservar a estrutura e a función dos SINEs. Aínda que os SINEs están presentes en moitas especies de vertebrados e invertebrados, os SINEs son a miúdo específicos de liñaxe, o que fai que sexan marcadores útiles de evolución diverxente entre especies. A variación do número de copias e mutacións na secuencia SINE fai posible construír filoxenias baseadas en diferenzas nos SINEs entre especies. Os SINEs están tamén implicados en certos tipos de enfermidades xenéticas en humanos e outros eucariotas.

 Clasificación e estrutura 
Os SINEs clasifícanse como retrotransposóns non LTR porque non conteñen repeticións terminais longas (LTRs). Hai tres tipos de SINEs comúns a vertebrados e invertebrados, que son: CORE-SINEs, V-SINEs, e AmnSINEs. Os SINEs teñen rexións internas de 50-500 pares de bases que conteñen un segmento derivado dun ARNt con caixas A e B, que serven como promotor interno para a ARN polimerase III.

Os elementos Alu son os SINEs máis comúns nos humanos, con máis de 1 000 000 de copias no xenoma. A diferenza no número de copias de elementos Alu pode utilizarse para distinguir e construír filoxenias de especies de primates. Comprobouse que os caninos difiren principalmente na súa abundancia de repeticións SINEC_Cf no xenoma, en vez doutras mutacións a nivel de xenes ou alelos. Estes SINEs específicos de cans poden codificar un sitio aceptor de empalme, alterando as secuencias que aparecen como exóns ou intróns en cada especie.

 Propagación, regulación e retrotransposición 
Os SINEs usan un intermediario de ARN e unha transcriptase inversa para transpoñerse en novas partes do xenoma. Porén, non codifican unha transcriptase inversa funcional e dependen da maquinaria molecular doutros elementos transpoñibles para realizar a súa transposición. Concretamente, os SINEs e outros elementos nucleares dependen das proteínas LINE-1 (L1) para a súa transposición ao longo do xenoma. A L1 é transcrita e retrotransposta máis frecuentemente na liña xerminal e durante o desenvolvemento temperán; como resultado os SINEs móvense polo xenoma principalmente durante estes períodos. A transcrición dos SINEs está regulada á baixa por factores de transcrición en células somáticas despois do desenvolvemento temperán, aínda que o estrés pode causar a regulación á alza dos normalmente silenciosos SINEs. Os SINEs poden ser transferidos entre os individuos ou especies por medio de transferencia horizontal de xenes por medio dun vector viral.

 Mecanismo de retrotransposición 

A teoría que di que os SINEs evolucionaron para utilizar a maquinaria de retrotransposón dos LINEs está apoiada por estudos nos que se examinou a presenza e distribución de LINEs e SINEs en diferentes especies.Rinehart T. et al. (2005). SINE extinction preceded LINE extinction in sigmodontine rodents: implications for retrotranspositional dynamics and mechanism. Cytogenet Genome Res 110(1-4), 416-425. Por exemplo, os LINEs e SINEs en roedores e primates mostran unha homoloxía moi forte no motivo do sitio de inserción. Dita evidencia é unha base para explicar o mecanismo proposto no cal a integración do transcrito SINE pode ser incorporado con produtos proteicos codificados en LINEs. Isto demostrouse especificamente por medio dunha detallada análise duns perfís de LINEs e SINEs de 20 especies de roedores, principalmente as das familias L1 e B1, respectivamente; estas son familias de LINEs e SINEs que se encontran en altas frecuencias en roedores xunto con outros mamíferos. O estudo trataba de aclarar a filoxenética no contexto da actividade dos LINEs e SINEs.

O estudo chegou a un taxon candidato que se cría que era o primeiro exemplo de extinción de LINE L1; o estudo descubriu como se esperaba que non había probas que indicasen que a actividade de SINE B1 aparecese en especies que non tiñan actividade de LINE L1. Ademais, o estudo suxería que o silenciamento do SINE B1 ocorrera de feito antes da extinción do LINE L1; isto debíase a que os SINEs B1 son silenciados no xénero máis estreitamente relacionado co xénero que non contén LINE L1 activos (aínda que o xénero con silenciamento de SINE B1 aínda contén LINE L1 activos). Atopouse outro xénero que igualmente contiña LINE L1 activos pero non contiña SINE B1; o caso oposto, no cal os SINEs B1 activos estaban presentes nun xénero que non posuía LINEs L1 activos non se atopou. Este resultado era o agardado e apoia firmemente a teoría de que os SINEs evolucionaron para aproveitarse de proteínas que se ligan ao ADN, endonucleases e transcriptases inversas codificadas por LINEs. En taxóns que non transcriben activamente e traducen produtos proteicos de LINEs, os SINEs non teñen o fundamento teórico polo cal retrotranspoñer dentro do xenoma. Os resultados obtidos por Rinehart et al. apoian claramente o modelo actual da retrotransposición dos SINEs.

 Efectos da transposición de SINEs e enfermidades 
A inserción dun SINE augas arriba dunha rexión codificante pode ter como resultado a reorganización do exón (exon shuffling) ou cambios na rexión reguladora do xene. A inserción dun SINE nunha secuencia codificante dun xene pode ter efectos deletéreos e unha transposición non regulada pode causar enfermidades xenéticas. A transposición e recombinación dos SINEs e outros elementos nucleares activos pénsase que é unha importante contribución da diversidade xenética entre liñaxes durante a especiación.

Hai máis de 50 enfermidades humanas asociadas con SINEs. Cando están inseridos preto ou dentro dun exón, os SINEs poden causar un empalme de ARN inapropiado, convértense en rexións codificantes ou cambian o marco de lectura, a miúdo orixinando fenotipos de enfermidades en humanos e outros animais. A inserción de elementos Alu no xenoma humano está asociado con cancro de mama, cancro de colon, leucemia, hemofilia, enfermidade de Dent, fibrose quística, neurofibromatose e moitas outras.

 Orixe e módulos 

Os SINEs crese que teñen unha orixe parasítica en xenomas eucariotas. Estes SINEs mutaron e replicáronse por si mesmos unha incrible cantidade de veces na escala de tempo evolutiva e orixinaron moitas liñaxes diferentes. A súa orixe evolutiva fixo que sexan moi comúns en moitas liñaxes eucariotas. De feito, os elementos Alu, uns SINEs duns 300 nucleótidos presentan un millón de copias no xenoma humano, o que supón o 10% de todo o xenoma; e isto non é raro tamén noutras especies.Batzer M. and Cordaux R. (October 2009). The impact of retrotransposons on human gene evolution. Nature Reviews Genetics 10(10), 691-703. A familia Alu é unha entre unha enorme cantidade de SINEs en xenomas eucariotas, que se diferencian por características como a lonxitude, secuencia e método de retrotransposición.

Ademais, os SINEs caracterízanse polos seus diferentes módulos, que son esencialmente unhas seccións da súa secuencia. Aínda que non necesariamente, os SINEs poden posuír unha cabeza, un corpo e unha cola. A cabeza está no seu extremo 5' e deriva evolutivamente dun ARN sintetizado pola ARN polimerase III, como un ARNr ou ARNt; a cabeza 5’ é indicativa do elemento endóxeno do que o SINE derivou e do que podía utilizar parasitamente a súa maquinaria transcricional. Por exemplo, o 5’ dos SINEs Alu deriva do ARN 7SL, unha secuencia transcrita por unha ARN polimerase III que codifica o elemento de ARN de SRP, unha abundante ribonucleoproteína.Kriegs J et al. (April 2007). Evolutionary history of 7SL RNA-derived SINEs in Supraprimates. Trends Genet 23(4), 158-161. O corpo dos SINEs ten unha orixe descoñecida, mais adoita compartir moita homoloxía cun LINE correspondente, o que permite que os SINEs se apropien parasitamente de endonucleases codificadas por LINEs (as cales recoñecen certos motivos de secuencia). Finalmente, a cola 3' dos SINEs está composta por repeticións simples curtas de variada lonxitude; estas repeticións simples son sitios onde dous ou máis SINEs poden combinarse para formar un SINE dímero.Okada N. et al. (1997). SINEs and LINEs share common 3’ sequences: a review. Gene 205: 229-243. Os SINEs que só posúen cabeza e cola denomínanse SINEs simples e os que tamén posúen corpo ou son unha combinación de dous ou máis SINEs denomínanse SINEs complexos.

Esencialmente, Os SINEs son parasitos xenéticos que evolucionaron moi temperamente na historia evolutiva dos eucariotas para utilizar a maquinaria proteica do organismo e apropiarse da maquinaria de elementos xenómicos tamén parasitos. A simplicidade destes elementos fixo que tivesen un enorme éxito á hora de persistir e amplificarse (por medio de retrotransposición) nos xenomas eucariotas. Estes “parasitos” tan comúns poden ser moi daniños para os organismos como se trata máis abaixo. Porén, os eucariotas poden integrar os SINEs en diferentes vías de sinalización, metabólicas e reguladoras e convertéronse nunha gran fonte de variabilidade xenética. Parecen xogar un papel especialmente importante na regulación da expresión xénica e a creación de xenes de ARN como se explica na sección Os SINEs e a regulación xénica. Esta regulación esténdese á reorganización da cromatina e a regulación da arquitectura xenómica; ademais, as diferentes liñaxes, mutacións e actividades que teñen nos eucariotas fan que sexan unha ferramenta extraordinariamente útil en análises filoxenéticos.

 Os SINEs e os pseudoxenes 

A actividade dos SINEs ten vestixios xenéticos que non parecen desempeñar un papel significativo, sexa positivo ou negatvo, e maniféstanse no xenoma como pseudoxenes. Porén, os SINEs non deberían confundirse con verdadeiros pseudoxenes de ARN. En xeral, os pseudoxenes xéranse cando ARNm procesados de xenes codificantes de proteínas son reversotranscritos e incorporados de novo ao xenoma (os pseudoxenes de ARN son xenes de ARN reversotranscritos).Vanin E. (1985). Process pseudogenes: characteristics and evolution. Annu. Rev. Genet. 19, 253-272. Os pseudoxenes xeralmente non son funcionais, xa que descenden de ARNs procesados independentemente do seu contexto evolutivo, que inclúen intróns e diferentes elementos reguladores que permiten a transcrición e o procesamento. Estes pseudoxenes, aínda que non son funcionais, poden nalgúns casos posuír aínda promotores, illas CpG e outras características que permiten a transcrición; así poden aínda transcribir e poden ter un papel na regulación da expresión xénica (como os SINEs e outros elementos non codificantes). Os pseudoxenes difiren, pois, dos SINEs en que derivan de ARN funcional transcrito, mentres que os SINEs son elementos de ADN que fan retrotransposición ao aproveitar a maquinaria transcricional de xenes de ARN. Con todo, hai estudos que suxiren que os elementos retrotranspoñibles como os SINEs non só poden copiarse a si mesmos en rexións alternativas do xenoma senón que tamén poden facelo en xenes aleatorios.Dewannieux M. et al. (September 2003). LINE-mediate retrotransposition of marked Alu sequences. Nat. Genet. 35(1), 41-48. PMID 12897783Jurka J. (December 2004). Evolutionary impact of human Alu repetitive elements. Current Opinion in Genetics & Development 14(6), 603-608. PMID 15531153 Así, os SINEs poden ter un papel vital na xeración de pseudoxenes, os cales se sabe están implicados en redes reguladoras. Isto é quizais outro método polo cal os SINEs puideron influír e contribuír na regulación xénica.

 Os SINEs e a regulación xénica 

 Os SINEs como ARNs non codificantes longos 

Os cambios na estrutura dos cromosomas inflúen na expresión xénica principalmente ao afectar a accesibilidade dos xenes á maquinaria transcricional. O cromosoma ten un sistema xerárquico e moi complexo de organizar o xenoma. Este sistema de organización, que inclúe as histonas, grupos metilo, grupos acetilo e diversas proteínas e ARNs permite que diferentes dominios do cromosoma sexan accesibles ás polimerases, factores de transcrición e outras proteínas asociadas en diferentes graos.Kiefer JC (April 2007). "Epigenetics in development". Developmental Dynamics 236 (4): 1144–1156. Ademais, a forma e densidade de certas áreas dun cromosoma poden afectar a forma e a densidade de rexións veciñas (ou incluso distantes) do cromosoma pola interacción facilitada por diferentes proteínas e elementos. Os ARNs non codificantes como os dos SINEs, que se sabe se asocian coa cromatina e contribúen á súa estrutura, poden así desempeñar un importante papel na regulación da expresión xénica.Rodríguez-Campos A, and Azorín F. (2007). RNA is an integral component of chromatin that contributes to its structural organization. PLOS ONE  2(11), e1182. Por exemplo, os ARNs non codificantes longos axudan a iniciar a expresión de Ubx a dirixir a proteína Ash1 a elementos reguladores dentro do conxunto do xene Hox; a Ash1 modifica a estrutura da cromatina de maneira que incrementa a expresión de Ubx.Sanchez-Elsner et al. (February 2006). Noncoding RNAs of trithorax response elements recruit Drosophila Ash1 to Ultrabithorax. Science  311(5764), 1118–1123. Os SINEs poden igualmente estar implicados na regulación xénica ao  modificaren a arquitectura xenómica.

De feito, Usmanova et al. 2008 suxeriron que os SINEs poden servir como sinais directos no rearranxo e estruturación da cromatina. Examinaron a distribución global dos SINEs nos cromosomas de ratos e humanos e determinaron que esta distribución era moi similar ás distribucións xenómincas de xenes e motivos CpG.Usmanova N et al. (2008). SINEs in mammalian genomes can serve as additional signals in formation of facultative heterochromatin. Tsitologiia 50(3), 256-260. A distribución de SINEs e xenes era significativamente máis similar que a doutros elementos xenéticos non codificantes e incluso diferían significativamente da distribución dos LINEs. Isto suxire que a distribución dos SINEs non é simplemente un accidente causado pola retrotransposición mediada por LINEs senón que os SINEs posúen unha función na regulación xénica. Ademais, os SINEs conteñen frecuentemente motivos para as proteínas polycomb YY1. YY1 é unha proteína dedo de zinc que actúa como un represor transcricional para unha ampla variedade de xenes esencial para o desenvolvemento e sinalización.Shi Y et al. (October 1991). Transcriptional repression by YY1, a human GLI-Kruppel-related protein, and a relief of repression by adenovirus E1A. Cell 67(2), 377-388. A proteína polycomb YY1 crese que media na actividade de histona desacetilases e histona acetiltransferases para facilitar a reorganización da cromatina; isto a miúdo facilita a formación de heterocromatina (estado de silenciamento xénico).Yao Y et al. (September 2001). Regulation of transcription factor YY1 by acetylation and deacetylation. Molecular and Cellular Biology 21(17), 5979-5991. A análise indica que os SINEs poden funcionar como un ‘impulsor de sinaliación’ no silenciamento dependente de polycomb de conxuntos de xenes por medio da reorganización da cromatina. Esencialmente, é o efecto acumulativo de moitos tipos de interaccións o que conduce ás diferenzas entre a eucromatina, que non está estreitamente empaquetada e xeralmente é máis accesible á maquinaria transcricional, e a heterocromatina, que está estreitamente empaquetada e xeralmente non é accesible á maquinaria transcricional; os SINEs parecen ter un papel evolutivo neste proceso.

Ademais de afectaren directamente á estrutura da cromatina, hai diversos xeitos a través dos cales os SINEs poden regular potencialmente a expresión xénica. Por exemplo, os ARNs non codificantes longos poden interaccionar directamente con represores transcricionais e activadores, atenuando ou modificando as súas funcións. Este tipo de regulación pode producirse de diferentes xeitos: O transcrito de ARN pode unirse directamente ao factor de transcrición como un corregulador; ademais, o ARN pode regular e modificar a capacidade dos correguladores de asociarse co factor de transcrición.Goodrich J. and Kugel J. (August 2006). Non-coding-RNA regulators of RNA Polymerase II transcription. Nature Reviews Molecular Cell Biology 7(8), 612-616. Por exemplo, Evf-2, que é un ARN non codificante longo, funciona como coactivador para certos factores de transcrición homeobox, que son fundamentais para o desenvolvemento e organización do sistema nervioso.Feng J et al. (June 2006). The Evf-2 noncoding RNA is transcribed from the Dlx-5/6 ultraconserved region and functions as a Dlx-2 transcriptional coactivator. Genes & Development 20(11), 1470-1484. Ademais, os transcritos de ARN poden interferir coa funcionalidade do complexo transcricional ao interaccionaren coas ARN polimerases durante os procesos de transcrición ou carga. Adicionalmente, Os ARNs non codificantes como os SINEs poden unirse directamente co ADN dúplex que codifica o xene e así impiden a súa transcrición.

Moitos ARNs non codificantes están distribuídos preto de xenes que codifican proteínas, con frecuencia na dirección inversa. Isto é especialmente certo para os SINEs como indicaron Usmanova et al. Estes ARNs non codificantes, que se sitúan adxacentes ou solapando conxuntos de xenes proporcionan un mecanismo polo cal poden recrutarse os factores e maquinaria de transcrición para incrementar ou reprimir a transcrición de xenes locais. Un exemplo concreto de SINEs que recruta potencialmente o represor transcricional de polycomb YY1 foi tratado máis arriba. Alternativamente, tamén proporciona un mecanismo polo cal a expresión de xenes locais pode ser acurtada e regulada porque os complexos transcricionais poden dificultar ou impedir que se transcriban xenes próximos. Algunhas investigacións indican que este fenómeno se dá especialmente na regulación xénica en células pluripotentes.Sai Luo et al. (2016). Divergent lncRNAs Regulate Gene Expression and Lineage Differentiation in Pluripotent Cells. Cell Stem Cell. On-line.

En conclusión, os ARNs non codificantes como os SINEs poden afectar a expresión xénica a moitos niveis e de distintos xeitos. Os SINEs pénsase que están profundamente integrados nunha complexa rede reguladora que afina a expresión xénica no xenoma eucariota.

 Os SINEs, os microARNs e as enfermidades 

O papel dos SINEs na regulación xénica nas células está apoiado por múltiples estudos. Un deles examinou a correlación entre unha certa familia de SINEs e microARNs (no peixe cebra).Scarpato M et al. (September 2015). Short interspersed DNA elements and miRNAs: a novel hidden gene regulation layer in zebrafish? Chromosome Res. 23(3), 533-544. A familia específica de SINEs examinada foi a dos V-SINEs Anamnia; esta familia atópase con frecuencia na rexión non traducida 3' de moitos xenes e está presente en xenomas de vertebrados. O estudo supoñía facer unha análise funcional na cal se examinou a distribución xenómica de dita familia de SINEs; ademais, analizouse o potencial dos V-SINEs para xerar novos loci de microARNs. Atopouse que os xenes que se predí que posúen V-SINEs eran a diana de microARNs cuns valores E de hibridación significativamente máis altos (en relación con outras áreas do xenoma). Os xenes que tiñan valores E de hibridación altos eran xenes que estaban especialmente implicados en vías metabólicas e de sinalización. Case todos os microARNs tiñan unha forte capacidade de hibridarse con supostos motivos de secuencias de V-SINEs en xenes (en mamíferos) e identificouse que tiñan papeis reguladores. Estes resultados que establecen unha correlación entre os SINEs e diferentes microARNs reguladores suxiren que os V-SINEs teñen un papel significativo en atenuar as respostas a diferentes sinais e estímulos relacionados co metabolismo, proliferación e diferenciación. Deben realizarse moitos outros estudos para establecer definitivamente a validez e extensión do papel dos retrotransposóns SINEs en redes de expresión xénica reguladoras. En conclusión, aínda que non se sabe moito sobre o papel e mecanismos polos cales os SINEs xeran loci de xenes de microARNs, considérase xeralmente que os SINEs xogaron un papel significativo evolutivo na creación dos “xenes de ARN”, isto é tamén tratado máis arriba na sección sobre os SINEs e os pseudoxenes.

Dadas as evidencias que suxiren que os SINEs foron fontes evolutivas para a xeración dos loci de microARNs é importante discutir máis as relacións potenciais entre os dous así como o mecanismo polo cal os microARNs regulan a degradación do ARN e, máis amplamente, a expresión xénica. Un microARN é un ARN non codificante xeralmente de 22 nucleótidos de lonxitude.Ambros V, (September 2004). The functions of animal microRNAs. Nature 431(7006), 350–5. Este oligonucleótido que non codifica proteínas está codificado por unha secuencia de ADN nuclear longa xeralmente transcrita pola ARN polimerase II que é tamén responsable da transcrición da maioría dos ARNm e ARNnp en eucariotas.Lee Y et al. (October 2004). MicroRNA genes are transcribed by RNA polymerase II. EMBOJ 23(20), 4051-4060. Porén, algunhas investigacións suxiren que algúns microARNs que posúen SINEs augas arriba son transcritos pola ARN polimerase III, que está moi implicada na transcrición de ARNr e ARNt, dous transcritos esenciais para a tradución do ARNm.Faller M and Guo F. (November 2008). MicroRNA biogenesis: there’s more than one way to skin a cat. Biochim. Biophys. Acta 1779(11), 663-667. Isto proporciona un mecanismo alternativo polo cal os SINEs poderían estar interaccionando ou mediando con redes reguladoras de xenes que implican os microARNs.

As rexións que codifican microARNs poden ser xenes de ARN independentes a miúdo sendo antisentido de xenes codificantes de proteína veciños, ou poden encontrarse dentro de intróns de xenes codificantes de proteínas.Lau N et al. (October 2001). An abundant class of tiny RNAs with probable regulatory roles in C. elegans. Science 294(5543), 858-862. A colocalización de microARN e xenes codificantes de proteínas é o fundamento do mecanismo polo cal os microARN regulan a expresión xénica. Ademais, Scarpato et al. revelaron (como se explicou máis arriba) que os xenes que se predixo que posuían SINEs por medio de análises de secuencias, eran a diana de micro ARNs e hibridábanse con eles demaneira significativamente maior que con outros xenes. Isto proporciona un camiño evolutivo polo cal os SINEs parasitos foron aproveitados e utilizados para formar xenes de ARN (como os microARNs), que evolucionaron para xogar un papel en complexas redes reguladoras de xenes.

Os microARNs son transcritos como parte de febras de ARN máis longas de xeralmente uns 80 nucleótidos, que por medio do apareamento de bases complementarias poden formar estruturas de bucle en forquita.Cai X et al. (December 2004). Human microRNAs are processed from capped, polyadenylated transcripts that can also function as mRNAs. RNA 10(12), 1957-1966. Estas estruturas son recoñecidas e procesadas no núcleo pola proteína nuclear DGCR8 (proteína da síndrome de DiGeorge Crítica, rexión 8), que recruta e se asocia coa proteína Drosha.Lee Y et al. (September 2003). The nuclear RNase III Drosha Initiates microRNA processing. Nature 425(6956), 415-419. Este complexo é responsable de clivar algunhas das estruturas en forquita do pre-microARN, que é transportado ao citoplasma. O pre-microARN é procesado pola proteína Dicer dando unha molécula bicatenaria de 22 nucleótidos.Bartel, DP (Jan 23, 2004). "MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function". Cell 116 (2): 281–97. A partir de aí, unha das febras é incorporada ao complexo multiproteico chamado complexo silenciador inducido por ARN (RISC).Schwarz D et al. (May 2002). Why do miRNAs live in the mIRNP? Genes Dev. 16(9), 1025-1031. Entre estas proteínas están as da familia Argonauta, que son básicas para a capacidade do complexo de interaccionar con e reprimir a tradución do ARNm diana.Pratt A et al. (July 2009). The RNA-induced silencing complex: a versatile gene-silencing machine. J. Biol. Chem. 284(27), 17897-17901.

Comprender as diferentes maneiras nas cales os microARNs regulan a expresión xénica, incluíndo a tradución e degradación de ARNm é clave para comprender o papel evolutivo potencial dos SINEs na regulación xénica e na xeración de loci de microARN. Isto, ademais do papel directo dos SINEs en redes reguladoras é crucial para empezar a entender as relacións entre os SINEs e certas doenzas. Outros estudos suxeriron que o incremento da actividade dos SINEs está corelacionada con certos perfís de expresión xénica e a regulación postranscricional de certos xenes.Natt D et al. (2015). High cortisol in 5 year-old children cause loss of DNA methylation in SINE retrotransposons: a possible role for ZNF263 in stress-related diseases. Clin Epigenetics 7(1), 91.Pal A et al. (2010). Aberrant methylation and associated transcriptional mobilization of Alu elements contributes to genomic instability in hypoxia. J Cell Mol Med 14(11), 2646-2654.Peterson M et al. (2013). High SINE RNA expression correlates with post-transcriptional down-regulation of BRCA1. De feito, Peterson et al. en 2013 demostraron que unha alta expresión de ARN de SINEs correlaciónase coa regulación á baixa postranscricional de BRCA1, un supresor de tumores implicado en múltiples formas de cancro, especialmente no cancro de mama. Ademais, diversos estudos estableceron unha forte corelación entre a mobilización transcricional dos SINEs e certos cancros e condicións como a hipoxia; isto pode deberse á inestabilidade xenómica causada pola actividade dos SINEs así como máis efectos directos augas abaixo. Os SINEs foron tamén implicados en moitas outras enfermidades. En esencia, os SINEs están profundamente integrados en moitas vías reguladoras, metabólicas e de sinalización e así xogan un inveitable papel na causa da enfermidade. Aínda queda moito por coñecer sobre estes parasitos xenómicos, pero está claro que desempeñan un papel significativo nos organismos eucariotas.

 Notas 

Categoría:ADN non codificante
Categoría:Xenética molecular
Categoría:Secuencias de ADN repetitivas