ARN non codificante longo

miniatura|348x348px|Diferentes tipos de ARNs non codificantes longos.
Os **ARNs non codificantes longos** (ARNncl ou, en inglés, **long ncRNA** ou **lncRNA**) son un tipo de ARN, xeralmente definidos como transcritos de máis de 200 nucleótidos que non son traducidos a proteínas. Este límite arbitrario serve para distinguir os ARNs non codificantes longos dos curtos, como serían o microARN, o ARN interferente pequeno, o ARN que interacciona con Piwi, o ARN nucleolar pequeno e outros ARNs curtos. Os chamados ARNs non codificantes intercalados/interxénicos longos (ARNncil ou, en inglés, lincRNA) son secuencias de ARN non codificante longo que non se solapan con xenes codificantes de proteínas.

## Abundancia 
En 2007 un estudo atopou que só unha quinta parte das transcricións no xenoma humano estaban asociadas con xenes codificantes de proteínas, o que indica que polo menos hai catro veces máis secuencias de ARN non codificante longo que de ARN codificante. Os proxectos de secuenciación de ADN complementario (ADNc) a grande escala como FANTOM revelaron a complexidade desta transcrición. Identificar os ARN non codificantes nas bibliotecas  de ADN complementario é todo un reto porque pode ser difícil distinguir os transcritos codificantes de proteínas dos non codificantes. Suxeriuse despois de múltiples estudos que o testículo, e o tecido nervioso expresan a maior cantidade dos ARN non codificantes longos de entre todos os tecidos do corpo. Usando FANTOM5, identificáronse 27.919 ARNnc longos en varias fontes humanas.

Cuantitativamente, os ARNnc longos teñen unha abundancia 10 veces menor que os ARNm, o que se explica pola maior variación entre células dos niveis de expresión de xenes de ARNnc longo nas células individuais, cando se comparan cos xenes codificantes de proteínas. En xeral, a maioría (~78%) dos ARNnc longos caracterízanse como específicos de tecidos, en contraste con só o ~19% dos ARNm. e a especificidade de subtipo celular en tecidos como o do neocórtex humano e outras partes do cerebro, que regulan o funcionamento e desenvolvemento correcto do cerebro. En 2018, unha integración completa dos ARNnc longos das bases de datos existentes, publicou a literatura e novas ensamblaxes de ARN baseándose en análise de datos de RNA-Seq, e revelou que en humanos hai 270.044 transcritos de ARNnc longos.

En comparación cos mamíferos, nas plantas relativamente poucos estudos estiveron enfocados a estudar a prevalencia dos ARNnc longos. Porén, un amplo estudo sobre 37 especies de plantas superiores e seis de algas identificou ~200.000 transcritos non codificantes usando unha estratexia in silico, e tamén creou a Green Non-Coding Database (GreeNC) asociada, un repositorio dos ARNnc longos de plantas.

## Organización xenómica 
En 2005 a paisaxe dos xenomas de mamíferos describiuse como numerosos "focos" de transcrición que están separados por longos tramos de espazo interxénico. As secuencias xenómicas dentro destes focos transcricionais están con frecuencia compartidos dentro de varios transcritos codificantes e non codificantes en direccións sentido e antisentido Os estudos de Ribo-Seq (*ribosome profiling*) suxeriron que entre o 40% e o 90% dos ARNnc longos anotados son de feito traducidos, aínda que hai desacordo sobre o método correcto de analizar os datos de Ribo-Seq. Ademais, pénsase que moitos dos péptidos producidos por ARNcn longos poden sen moi inestables e sen función biolóxica. pero teñen menos substitucións e menor frecuencia de insercións/delecións e menos variantes de pouca frecuencia, o que indica selección purificante que mantén a función dos ARNnc longos. Porén, posteriores investigacións en ARNnc longo de vertebrados revelaron que aínda que os ARNnc longos están conservados en secuencia, non están conservados en transcrición. mentres que outros sosteñen que poden ser indicativas dunha rápida selección adaptativa específica de especie.

Aínda que o recambio (*turnover*) da transcrición dos ARNnc longos é moito maior do que inicialmente se agardaba, é importante salientar que aínda así, centos de ARNnc longos están conservados a nivel de secuencia. Houbo varios intentos de delinear as diferentes categorías de sinaturas de selección observadas entre os ARNnc longos, incluíndo: ARNnc longos con conservación de secuencias en toda a lonxitude do xene, ARNnc longos nos cales só está conservada unha porción do transcrito (por exemplo, o extremo 5′, os sitios de empalme), e ARNnc longos que se transcriben de rexións sinténicas do xenoma pero non teñen unha similitude de secuencia recoñecible. Ademais, houbo intentos de identificar estruturas secundarias conservadas nos ARNnc longos, aínda que estes estudos deron lugar actualmente a resultados conflitivos.

## Funcións 
Malia a acumulación de evidencias de que a maioría dos ARNnc longos de mamíferos son probablemente funcionais, só unha proporción relativamente pequena demostrou ser bioloxicamente relevante. Algúns ARNnc longos foron anotados funcionalmente en LncRNAdb (unha base de datos de ARNnc longos descritos na literatura), coa maioría deles descritos en humanos. As funcións doutros ARNnc longos con evidencias experimentais foron revisadas pola comunidade en LncRNAWiki (unha plataforma baseada en wiki, editable publicamente e de contido aberto para a revisión pola comunidade dos ARNnc longos humanos) con respecto aos mecanismos funcionais e asociación con enfermidades, ás cales tamén se pode acceder en LncBook.

### Na regulación da transcrición xénica 
#### Na transcrición específica de xenes 
En eucariotas, a transcrición de ARN é un proceso estreitamente regulado. Os ARN non codificantes actúan sobre diferentes aspectos deste proceso, afectando moduladores transcricionais, a ARN polimerase (RNAP) II e mesmo o ADN bicatenario para regular a expresión xénica.

Os ARNs non codificantes modulan a transcrición por diversos mecanismos, como funcionando eles mesmos como reguladores, modificando a actividade dun factor de transcrición, ou regulando a asociación e actividade de correguladores. Por exemplo, o ARN non codificante Evf-2 funciona como coactivador do factor de transcrición homeobox Dlx2, que ten un importante papel no desenvolvemento do prosencéfalo e a neuroxénese. Sonic hedgehog induce a transcrición de Evf-2 a partir dun elemento ultraconservado localizado entre os xenes Dlx5 e Dlx6 durante o desenvolvemento do prosencéfalo. A transcrición e a expresión de elementos ultraconservados non codificantes similares demostrouse que é anormal na leucemia humana e contribúe á apoptose en células de cancro de colon, suxerindo a súa implicación na tumoroxénese.

Os ARN non codificantes locais poden tamén recrutar programas transcricionais para regular a expresión de xenes codificantes de proteínas adxacentes. Por exemplo, os ARNnc longos diverxentes que se transcriben na dirección oposta de xenes codificantes de proteínas próximos (~20% dos ARNnc longos totais en xenomas de mamíferos) posiblemente regulan a transcrición de xenes reguladores do desenvolvemento esenciais adxacentes próximos en células pluripotentes.

A proteína que se une ao ARN TLS únese e inhibe a proteína que se une a CREB e as actividades da  histona acetiltransferase p300 nunha diana de xene reprimido, a ciclina D1. O recrutamento de TLS no promotor da ciclina D1 é dirixido polos ARNnc longos expresados a baixos niveis e adheridos ás rexións reguladoras 5' en resposta a sinais de danos no ADN. Ademais, estes ARNnc locais actúan cooperativamente como ligandos para modular as actividades da TLS. Grosso modo, este mecanismo permite que a célula aproveite as proteínas que se unen ao ARN, que constitúen unha das maiores clases do proteoma dos mamíferos, e integra as súas funcións en programas transcricionais. Os ARNnc longos nacentes incrementan a actividade da proteína que se une a CREB, que á súa vez incrementa a transcrición dese ARNnc. Un estudo atopou que un ARNnc longo en dirección antisentido da apolipoproteína A1 (APOA1) regula a transcrición de APOA1 por medio de modificacións epixenéticas.

Evidencias recentes apoian a posibilidade de que a transcrición de xenes que escapan da inactivación X podería ser mediada pola expresión de ARNnc longos en dominios cromosómicos de escape.

#### Maquinaria de transcrición basal reguladora 
Os ARNnc tamén afectan a factores de transcrición xerais necesarios para a transcrición pola RNAP II de todos os xenes. Este novo mecanismo de regular a expresión xénica pode representar un método moi estendido de controlar o uso dos promotores, xa que existen miles de tríplex ARN-ADN nun cromosoma eucariota. O ARNnc U1 pode inducir a transcrición ao unirse e estimular a TFIIH para fosforilar o dominio C-terminal da RNAP II. En contraste, o ARNnc 7SK pode reprimir a elongación da transcrición ao formar en combinación con HEXIM1/2 un complexo inactivo que impide que PTEFb fosforile o dominio C-terminal da RNAP II, reprimindo a elongación global baixo condicións estresantes. Estes exemplos, que sortean os modos específicos de regulación en promotores individuais proporcionan un medio para causar rapidamente cambios globais na expresión xénica.

A capacidade de mediar rapidamente en cambios globais é tamén aparente na rápida expresión de secuencias repetitivas non codificantes. Os elementos nucleares intercalados curtos (SINE) Alu en humanos e os elementos B1 e B2 análogos en ratos acabaron sendo os elementos móbiles máis abundantes nos xenomas, supoñendo o ~10% do xenoma humano e o ~6% do xenoma do rato. circunstancia na que despois se unen á RNAP II con alta afinidade e impiden a formación de complexos de preiniciación activos. Isto permite unha ampla e rápida represión da expresión xénica en resposta ao estrés. Os ARN Alu conteñen dous 'brazos', cada un dos cales pode unirse a unha molécula de RNAP II, así como dous dominios reguladores que son responsables da represión transcricional de RNAP II in vitro.

Ademais do choque térmico, a expresión de elementos SINE (incluíndo os ARNs Alu, B1 e B2) increméntase durante o estrés celular, como durante unha infección viral nalgunhas células cancerosas, onde pode de xeito similar regular cambios globais na expresión xénica. A capacidade dos ARNs Alu e B2 de unirse directamente á RNAP II proporciona un amplo mecanismo par reprimir a transcrición. Esta activación implica unha alteración conformacional de HSR-1 en resposta ao aumento de temperaturas, permitindo a súa interacción co activador transcricional HSF-1, que trimeriza e induce a expresión de xenes de choque térmico. desacoplando as súas expresións da RNAP II, á cal regulan. A RNAP III tamén transcribe outros ARNnc, como BC2, BC200 e algúns microARNs e ARNs nucleolares pequenos, ademais de xenes de ARNnc de mantemento (*housekeeping*) como os de ARNt, ARNr 5S e ARNs pequenos nucleares. mostrando que un destes ARNnc, o 21A, regula a expresión do seu xene compañeiro antisentido, o CENP-F en trans.

### Na regulación postranscricional 
Ademais de regularen a transcrición, os ARNnc tamén controlan varios aspectos do procesamento do ARNm postranscricional. Igual que os ARNs reguladores pequenos como os microARNs e os ARNs nucleolares pequenos, estas funcións a miúdo implican o apareamento de bases complementarias co ARNm diana. A formación de dúplex de ARN entre o ARNnc complementario e o ARNm pode enmascarar elementos clave dentro do ARNm necesarios para unirse a factores que actúan en trans, afectando potencialmente calquera paso da expresión xénica portranscricional, incluíndo o empalme, o transporte, a tradución e a degradación.

#### No empalme 
O empalme ou splicing do ARNm pode inducir a súa tradución e diversificar funcionalmente o repertorio de proteínas que codifica. O ARNm Zeb2 necesita a retención dun intrón 5'UTR que contén un sitio de entrada ao ribosoma interno para unha tradución eficiente. A retención de intróns depende da expresión dun transcrito antisetido que complementa o sitio de empalme 5' intrónico.

#### Na tradución 
O ARNnc pode tamén aplicar presións reguladoras adicionais durane a tradución, unha propiedade especialmente aproveitada nas neuronas, onde a tradución dendrítica ou axonal do ARNm en resposta á actividade sináptica contribúe a cambios na plasticidade sináptica e a remodelación de redes neuronais. Os ARNnc BC1 e BC200 transcritos pola RNAP III, que previamente derivaron de ARNt, exprésanse no rato e no sistema nervioso central humano, respectivamente. A expresión do BC1 indúcese en resposta á actividade sináptica e á sinaptoxénese e é específico para as dendritas das neuronas. A complementariedade de secuencias entre o BC1 e as rexións de varios ARNm específicos das neuronas tamén suxiren un papel para o BC1 na represión traducional afectada. Demostrouse recentemente que BC1 está asociado coa represión traducional nas dendritas para controlar a eficiencia da transmisión nerviosa mediada polo receptor da dopamina D22 no corpo estriado e os ratos con deleción do ARN BC1 mostran cambios de comportamento cunha redución do comportamento exploratorio e un incremento da ansiedade.

#### Na regulación xénica dirixida por ARNs interferentes pequenos 
Ademais de enmascarar elementos clave dentro do ARN monocatenario, a formación de dúplex de ARN bicatenario pode tamén proporcionar un substrato para a xeración de ARN interferente pequeno endóxeno (endo-siRNA) en *Drosophila* e ovocitos de rato. O emparellamento ou *annealing* de secuencias complementarias, como rexións antisentido ou repetitivas entre transcritos, forma un ARN dúplex que pode ser procesado por Dicer-2 en ARNs interferentes pequenos endóxenos. Ademais, os ARNnc longos que forman forquitas intramoleculares estendidas poden ser procesados en ARNs interferentes pequenos, ilustrados convincentemente polos transcritos esi-1 e esi-2. Os ARNs interferentes pequenos endóxenos xerados a partir destes transcritos parecen especialmente útiles para suprimiren o espallamento de elementos transposóns móbiles no xenoma e na liña xerminal. Porén, a xeración de ARNs interferente pequenos endóxenos a partir de transcritos antisentido ou pseudoxenes poden tamén silenciar a expresión das súas contrapartes funcionais por medio de complexos efectores RISC, actuando como un importante nodo que integra varios modos de regulación de ARNs longos e curtos, como se exemplifica por Xist e Tsix (véxase máis arriba).

### Na regulación epixenética 
As modificacións epixenéticas, incluíndo a metilación de histonas e de ADN, acetilación de histonas e sumoilación, afectan moitos aspectos da bioloxía dos cromosomas, como principalmente a regulación de gran número de xenes ao remodelaren amplos dominios da cromatina. Aínda que se sabe desde hai tempo que o ARN é un compoñente integrante da cromatina, só recentemente se empezou a apreciar a maneira na cal o ARN está implicado nas vías de modificación da cromatina. Por exemplo, Oplr16 induce epixeneticamente a activación de factores centrais de células nais ao coordinar os bucles intracromosómicos e o recrutamento da ADN desmetilase TET2.

En *Drosophila*, os ARNnc longos inducen a expresión do xene homeótico Ubx, recrutando e dirixindo as funcións modificantes da cromatina da proteína tritórax Ash1 a elementos reguladoes Hox. Este exemplo ilustra ben un tema máis amplo no que os ARNnc recrutan a función dun conxunto xenérico de proteínas modificadoras da cromatina en loci xenómicos específicos, subliñando a complexidade dos mapas xenomicos publicados recentemente. Un estudo recente observou un perfil de expresión inversa do xene p15 e un ARNnc antisentido na leucemia. Análises detalladas revelaron un papel crucial para os ARNnc Kcnqot1 e Igf2r/Air en dirixir a impronta.

Case todos os xenes no loci Kcnq1 son de herdanza materna, excepto o ARNnc antisentido de expresión paterna Kcnqot1. Os ratos transxénicos co Kcnq1ot truncado non poden silenciar xenes adxacentes, o que indica que Kcnqot1 é crucial para a impronta de xenes no cromosoma paterno. Parece que Kcnqot1 pode dirixir a trimetilación na histona H3 das lisinas 9 (H3K9me3) e 27 (H3K27me3) nun centro de impronta que se solapa co promotor de Kcnqot1 e reside en realidade dentro dun exón sentido de Kcnq1. De xeito similar a HOTAIR (véxase máis arriba), os complexos Polycomb Eed-Ezh2 recrútanse no loci Kcnq1 do cromosoma paterno, posiblemente por Kcnqot1, onde poden funcionar como mediadores no silenciamento de xenes por medio de metilación de histonas represiva. A presenza de metilación de histonas específica de alelos no locus Igf2r suxire que Air tamén é mediador no silenciamento por modificación da cromatina.

#### Inactivacións de Xist e o cromosoma X 
A inactivación dun cromosoma X nas femias dos mamíferos placentarios é dirixido por un dos primeiros e ben caracterizados ARNnc longos, Xist. A expresión de Xist no futuro cromosoma X inactivo e o recubrimento que seguidamente realiza do cromosoma X inactivo, ocorre durante a diferenciación temperán das células nais embrionarias. A expresión de Xist é seguida por capas irreversibles de modificacións da cromatina entre as que están a perda da acetilación de histonas (H3K9) e a metilación H3K4 que están asociadas coa cromatina activa, e a indución de modificacións represivas na cromatina, incluíndo a hipoacetilación H4, trimetilación H3K27, O ARN Xist tamén localiza a variante de histona macroH2A no cromosoma X inactivo. Hai ARnnc adicionais que están tamén presentes no loci Xist, incluíndo o transcrito antisentido Tsix, que se expresa do futuro cromosoma X activo e pode reprimir a expresión de Xist pola xeración de ARNs interferentes pequenos endóxenos. Os telómeros foron considerados desde hai moito tempo complexos ADN-proteína inertes transcricionalmente ata que se observou a finais da década de 2000 que as repeticións teloméricas poden ser transcritas como ARNs teloméricos (ARNTel ou TelRNA) ou ARN que contén repeticións teloméricas. Estes ARNnc son heteroxéneos en lonxitude, transcritos de varios loci subteloméricos e localízanse fisicamente nos telómeros. A súa asociación coa cromatina, que suxire unha implicación na regulación de modificacións da heterocromatina específica do telómero, é reprimida por proteínas SMG que protexen os extremos do cromosoma da perda do telómero. A deleción de calquera dos loci que conteñen ASAR6, ASAR15 ou ASAR6-141 ten como resultado o mesmo fenotipo de retardo no tempo da replicación e da condensación mitótica do cromosoma completo. O retardo do tempo da replicación e o retardo na condensación mitótica dan lugar a erros na segregación cromosómica que levan a un incremento da frecuencia de rearranxos secundarios e a un cromosoma inestable. Igual que Xist, ASARs mostra expresión monoalélica aleatoria e existe en dominios de replicación de ADN asíncrona. Aínda que os mecanismos polos que funciona ASAR aínda se están a investigar, hipotetízase que operan por mecanismos similares aos do ARNnc longo de Xist, pero en dominios autosómicos máis pequenos, o que ten como resultado cambios alélicos específicos na expresión xénica.

A reparación incorrecta de roturas de dobre febra no ADN que ocasionan rearranxos cromosómicos é unha das causas primarias de oncoxénese. Varios ARNnc longos son esenciais en diferentes estadios das principais vías da reparación de roturas de dobre febra en células eucariotas: a reparación por unión de extremos non homólogos (NHEJ) e a reparación dirixida por homoloxía (HDR). As mutacións xénicas ou variacións nos niveis de expresión de ditos ARNs poden causar defectos na reparación do ADN local, incrementando a frecuencia de aberracións cromosómicas. Ademais, demostrouse que algúns ARNs poden estimular rearranxos cromosómicos de longo rango.

## No envellecemento e enfermidades 
O descubrimento de que os ARNnc longos funcionan en varios aspectos da bioloxía celular levou aos investigadores a estudar o seu papel en enfermidades. Decenas de miles de ARNnc longos están potencialmente asociados con enfermidades baseándose en evidencias multiómicas. nun estudo no que usaron tecidos con curto intervalo post-mortem de pacientes de enfermidade de Alzheimer e demencia non-Alzheimer ; este traballo inicial estaba baseado na previa identificación dun transcrito citoplasmático específico de cerebro de primate da familia de repeticións Alu feita por Watson e Sutcliffe en 1987 coñecido como BC200 (do inglés *brain, cytoplasmic, 200 nucleotide*).

Aínda que moitos estudos de asociación identificaron a expresión pouco usual de ARNnc longos en estados de enfermidades, compréndese pouco o seu papel na causa das enfermidades. As análises de expresión que comparan as células tumorais e as células normais revelaron cambios na expresión de ARNnc en varias formas de cancro. Por exemplo, en tumores de próstata, PCGEM1 (un de dous ARNnc sobreexpresados) está correlacionado cun aumento da proliferación e formación de colonias, o que suxire unha implicación na regulación do crecemento. Atopouse que PRNCR1 promove o crecemento tumoral en varios tumores malignos como os cancros de próstata, de mama, de células pulmonares non pequenas, de célula escamosa oral e colorrectal. MALAT1 (tamén coñecido como NEAT2) identificouse orixinalmente como un ARNnc expresado abundantemente que é regulado á alza durante a metástase do estadio inicial do carcinoma de células pulmonares non pequenas e a súa sobreexpresión é un marcador de prognóstico temperán de malas taxas de supervivencia dos pacientes. Máis recentemente, atopouse que o homólogo moi conservado de rato de MALAT1 era moi expresado no carcinoma hepatocelular. Tamén se informou de ARNnc antisentido intrónicos cuxa expresión estaba correlacionada a certo grao de diferenciación de tumores en mostras de cancro de próstata. Malia que certo número de ARNnc longos teñen unha expresión aberrante no cancro, as súas funcións e potenciais papeis na tumouroxénese son relativamente descoñecidas. Por exemplo, os ARNnc HIS-1 e BIC foron implicados no desenvolvemento do cancro e control do seu crecemento, pero as súas funcións nas células normais non se coñece. Ademais de no cancro, os ARNnc tamén mostran unha expresión aberrante noutros estados de enfermidades. A sobreexpresión de PRINS está asociada coa susceptibilidade á psoríase, e a súa expresión está elevada na epiderme non afectada de pacientes psoriáticos comparada tanto con lesións psoriáticas coma con epiderme de persoas sas.

Os perfís de xenoma completo revelaron que moitas rexións ultraconservadas non codificantes transcritas mostran distintos perfís en varios estados de cancro humanos. Igualmente, estudos de asociación de xenoma completo identificaron unha rexión asociada coa enfermidade da arteria coronaria que comprendía un ARNnc longo chamado ANRIL. ANRIL exprésase en tecidos e tipos celulares afectados pola aterosclerose e a súa expresión alterada está asociada cun haplotipo de alto risco para a enfermidade da arteria coronaria.

A complexidade do transcritoma e a evolución da nosa comprensión da súa estrutura poden servir para unha reinterpretación das bases funcionais de moitos polimorfismos naturais asociados con estados de enfermidades. Moitos SNPs asociados a certas doenzas encóntranse dentro de rexións non codificantes e as complexas redes de transcrición non codificante dentro destas rexións fan especialmente difícil dilucidar os efectos funcionais dos polimorfismos. Por exemplo, un SNP tanto dentro da forma truncada de ZFAT coma do promotor dun transcrito antisentido incrementan a expresión de ZFAT non ao incrementar a estabilidade do ARNm, senón ao reprimir a expresión do transcrito antisentido.

A capacidade dos ARNnc longos de regularen xenes codificantes de proteínas asociados pode contribuír a enfermidades se a expresión incorrecta dun ARNnc longo desregula un xene codificante de proteínas con importancia clínica. De maneira similar, un ARNnc longo antisentido que regula a expresión do xene BACE1 sentido, que codifica un encima crucial na etioloxía da enfermidade de Alzheimer, mostra unha elevada expresión en varias rexións do cerebro en individuos con enfermidade de Alzheimer. A alteración da expresión dos ARNnc pode tamén mediar nos cambios a nivel epixenético para afectar á expresión xénica e contribuír á etioloxía da enfermidade. Por exemplo, observouse nun paciente que a indución dun transcrito antisentido por unha mutación xenética conduciu a unha metilación do ADN e silenciamento de xenes sentido, causando β-talasemia.

Xunto aos seus papeis na mediación de procesos patolóxicos, os ARNnc longos xogan un papel na resposta inmune á vacinación, como os identificados para as vacinas da gripe e a da febre amarela.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Outros artigos 
*NONCODE
*Pinc
*Sphinx (xene)
*VIS1
*ZNRD1-AS1