Xene de fusión

Un xene de fusión (fusion gene) é un xene híbrido formado a partir de dous xenes que estaban previamente separados. Pode orixinarse como resultado dunha translocación cromosómica, dunha deleción intersticial, ou dunha inversión cromosómica. Historia
O primeiro xene de fusión coñecido describiuse en células cancerosas a principios da década de 1980. O descubrimento estaba baseado no descubrimento anterior feito en 1960 por Peter Nowell e David Hungerford na cidade de Filadelfia dun pequeno cromosoma marcador anormal en pacientes de leucemia mieloide crónica, o que fora a primeira anormalidade cromosómica detectada de forma consistente nun cancro maligno humano, que posteriormente se denominaría cromosoma Filadelfia. En 1973, Janet Rowley en Chicago demostrou que o cromosoma Filadelfia se orixinara por medio dunha translocación entre os cromosomas 9 e 22, e non por medio dunha simple deleción do cormosoma 22, como se pensara inicialmente. Varios investigadores de principios da década de 1980 demostraron que a translocación do cromosoma Filadelfia orixinaba a formación dun novo xene, que era un xene de fusión chamado BCR/ABL1, composto pola parte 3' do xene ABL1 situado no punto de rotura do cromosoma 9 e a parte 5' do xene BCR situado no punto de rotura do cromosoma 22. En 1985 estableceuse claramente que o xene de fusión do cromosoma 22 producia unha proteína quimérica anormal BCR/ABL1, que tiña a capacidade de inducir a leucemia mieloide crónica.
Actualmente os científicos identificaron 358 casos de fusións de xenes que implicaban 337 xenes diferentes. Estes xenes atopáronse en practicamente todos os principais subtipos de neoplasias humanas. A identificación destes xenes de fusión é importante, xa que se usan como marcadores para diagnósticos e prognósticos. Oncoxenes
Sábese desde hai 30 anos que a fusión de xenes xoga un importante papel na xénese de tumores. Os xenes de fusión poden contribuír á formación de tumores porque a fusión de xenes pode producir unha proteína anormal moito máis activa que a dos xenes non fusionados. Con frecuencia, os xenes de fusión son oncoxenes que causan cancro; entre eles están o BCR-ABL (coa translocación t(9; 22)), TEL-AML1 (ALL coa translocación t(12; 21)), AML1-ETO (M2 AML coa t(8; 21)), e TMPRSS2-ERG coa deleción intersticial no cromosoma 21, frecuente no cancro de próstata. No caso do TMPRSS2-ERG, prodúcese unha alteración da sinalización no receptor de andróxenos e unha inhibición da expresión do receptor de andróxenos polo factor de transcrición ETS oncoxénico, mediante o cal o produto de fusión regula o cancro de próstata. A maioría dos xenes de fusión encóntranse en cancros hematolóxicos, sarcomas, e no cancro de próstata.
Os xenes de fusión oncoxénicos poden orixinar un produto xénico cunha función nova ou diferente da dos produtos separados dos dous xenes fusionados. Alternativamente, un protooncoxene pode fusionarse cun potente promotor, e así a función oncoxénica queda regulada á alza, pola acción de dito promotor situado augas arriba. Isto último é común en linfomas, nos que os oncoxenes se xustapoñen cos promotores dos xenes das inmunoglobulinas. Os transcritos fusionados oncoxénicos poden tamén xerarse por trans-splicing ou eventos de lectura de diferentes exóns nos chamados xenes conxuntos (conjoint genes).
Como as translocacións cromosómicas xogan un papel significativo na neoplasia, creouse unha base de datos especializada sobre aberracións cromosómicas e fusións de xenes no cancro, que se chama Mitelman Database of Chromosome Aberrations and Gene Fusions in Cancer.
Diagnóstico
A presenza de certas aberracións cromosómicas e os seus xenes de fusión resultantes é comunmente usada en diagnósticos do cancro para facer unha diagnose precisa. Métodos comúns utilizados nos laboratorios para este diagnóstico son as análises de bandeados cromosómicos, a hibridación in situ fluorescente (FISH), e a reacción en cadea da polimerase con transcriptase inversa (RT-PCR). Todos estes métodos teñen as súas limitacións específicas debido á natureza moi complexa dos xenomas cancerosos. Desenvolvementos recentes como a secuenciación de alto rendemento e as micromatrices de ADN á medida que permitirán a introdución de métodos máis eficientes. Evolución
A fusión de xenes tivo un papel clave na evolución da arquitectura dos xenes. Podemos observar o seu efecto se a fusión de xenes ocorre en secuencias codificantes. A duplicación de xenes, a diverxencia de secuencias e a recombinación son os procesos que máis contribuíron á evolución dos xenes. Estes eventos probablemente poden producir novos xenes a partir de porcións que xa existían. Cando ocorre a fusión de xenes en rexións de secuencias non codificantes, pode orixinarse unha mala regulación da expresión dun xene que agora queda baixo o control dunha secuencia reguladora en cis doutro xene. Se isto ocorre en secuencias codificantes, a fusión de xenes causa a ensamblaxe de novos xenes, despois isto permite a aparición de novas funcións ao engadir módulos de péptidos nunha proteína multidominio. Os métodos de detección para facer o inventario dos eventos de fusión de xenes a escala biolóxica ampla pode servir para comprender mellor a arquitectura multimodular de proteínas. Detección
As tecnoloxías de secuenciación de nova xeración que apareceron en anos recentes xa están dispoñibles para rastrexar os eventos coñecidos e novos de fusión xénica a escala de todo o xenoma. Porén, a precondición para a detección a grande escala é unha secuenciación paired-end do transcritoma da célula. A dirección na que se enfoca a detección de xenes de fusión é principalmente cara á análise de datos e a visualización. Algúns investigadores xa desenvolveron unha nova ferramenta chamada Transcriptome Viewer (TViewer) ou Visor do Transcritoma para visualizar directamente xenes de fusión detectados no nivel de transcrición. Aplicacións en investigación
Os biólogos poden tamén crear á mantenta xenes de fusión para a investigación. A fusión de xenes reporteiros para os elementos reguladores de interese permite aos investigadores estudar a expresión xénica. As fusións de xenes reporteiros pode utilizarse para medir os niveis de actividade de xenes reguladores, identificar os sitios reguladores de xenes (incluíndo os sinais requiridos), identificar varios xenes que son regulados en resposta ao mesmo estímulo, e controlar artificialmente a expresión de xenes desexados en determinadas células. Por exemplo, ao crear un xene de fusión dunha proteína de interese e a proteína fluorescente verde, a proteína de interese pode ser observada en células ou tecidos usando a microscopia de fluorescencia. A proteína sintetizada cando o xene de fusión se expresa denomínase proteína de fusión.