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). 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. Os SINEs, igual que os ARNt e moitos ARNs nucleares pequenos posúen un promotor interno,

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. O marco de lectura aberto 2 (ORF 2) codifica unha proteína que posúe actividades de endonuclease e de transcriptase inversa. 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. Estas roturas no ADN son utilizadas para cebar a transcriptase inversa, integrando finalmente o transcrito SINE no xenoma.

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 elementos *Alu* son os SINEs máis comúns nos humanos, con máis de 1&nbsp;000&nbsp;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.

## 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. 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. Por exemplo, os LINEs e SINEs en roedores e primates mostran unha homoloxía moi forte no motivo do sitio de inserción. 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. 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. 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. 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). 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. 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. 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. 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. 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. 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). 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. 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. Ademais, os transcritos de ARN poden interferir coa funcionalidade do complexo transcricional ao interaccionaren coas ARN polimerases durante os procesos de transcrición ou carga.

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). 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. A partir de aí, unha das febras é incorporada ao complexo multiproteico chamado complexo silenciador inducido por ARN (RISC). 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.

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. 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