El ARN circular (o circRNA ) es un tipo de ARN monocatenario que, a diferencia del ARN lineal, forma un bucle continuo covalentemente cerrado. En el ARN circular, los extremos 3 'y 5' normalmente presentes en una molécula de ARN se han unido. Esta característica confiere numerosas propiedades al ARN circular, muchas de las cuales se han identificado recientemente.
Muchos tipos de ARN circular surgen de genes que codifican proteínas. Se ha demostrado que algunos ARN circulares codifican proteínas. [1] [2] Algunos tipos de ARN circular también han mostrado recientemente potencial como reguladores de genes. La función biológica de la mayoría de los ARN circulares no está clara.
Debido a que el ARN circular no tiene extremos 5 'o 3', es resistente a la degradación mediada por exonucleasas y presumiblemente es más estable que la mayoría de ARN lineal en las células. [3] El ARN circular se ha relacionado con algunas enfermedades como el cáncer. [4]
Empalme de ARN
A diferencia de los genes de las bacterias , los genes eucariotas se dividen mediante secuencias no codificantes llamadas intrones . En eucariotas, a medida que se transcribe un gen del ADN a una transcripción de ARN mensajero (ARNm), se eliminan los intrones que intervienen, dejando solo exones en el ARNm maduro, que posteriormente pueden traducirse para producir el producto proteico. [5] El espliceosoma , [5] un complejo de proteína-ARN ubicado en el núcleo, cataliza el empalme de la siguiente manera:
- El espliceosoma reconoce un intrón , que está flanqueado por secuencias específicas en sus extremos 5 'y 3', conocido como un sitio de empalme donante (o sitio de empalme 5 ') y un sitio de empalme aceptor (o sitio de empalme 3'), respectivamente.
- La secuencia del sitio de empalme 5 'se somete luego a un ataque nucleofílico por una secuencia corriente abajo llamada punto de ramificación, lo que da como resultado una estructura circular llamada lazo.
- El exón libre 5 'ataca luego el sitio de empalme 3', uniendo los dos exones y liberando una estructura conocida como intrón lariat . Posteriormente, el intrón lariat se desramifica y se degrada rápidamente. [5]
Splicing alternativo
El empalme alternativo es un fenómeno a través del cual una transcripción de ARN puede producir diferentes productos proteicos en función de qué segmentos se consideran "intrones" y "exones" durante un evento de empalme. [5] Aunque no es específico de los humanos, es una explicación parcial del hecho de que los humanos y otras especies mucho más simples (como los nematodos) tienen un número similar de genes (en el rango de 20 a 25 mil). [6] Uno de los ejemplos más sorprendentes de empalme alternativo es el gen DSCAM de Drosophila , que puede dar lugar a aproximadamente 30 mil isoformas distintas empalmadas alternativamente. [7]
Empalme no canónico
Exón revuelto
La mezcla de exones, también llamada mezcla de exones, describe un evento en el que los exones se empalman en un orden "no canónico" (atípico). Hay tres formas en las que se puede producir la alteración del exón:
- Duplicación de exones en tándem en el genoma, que a menudo ocurre en cánceres.
- Trans-splicing , en el que dos transcripciones de ARN se fusionan, dando como resultado una transcripción lineal que contiene exones que, por ejemplo, pueden derivarse de genes codificados en dos cromosomas diferentes. El empalme trans es muy común en C. elegans
- Un sitio donante de empalme se une a un sitio aceptor de empalme más arriba en la transcripción primaria, produciendo una transcripción circular. [8]
La noción de que las transcripciones circularizadas son subproductos de un empalme imperfecto está respaldada por la baja abundancia y la falta de conservación de la secuencia de la mayoría de los circRNAs, [9] pero ha sido cuestionada. [8] [10] [11]
Características del ARN circular
Descubrimientos tempranos de circRNAs
Los primeros descubrimientos de ARN circulares llevaron a la creencia de que carecían de significado debido a su rareza. Estos primeros descubrimientos incluyeron el análisis de genes como los genes DCC y Sry , y el descubrimiento reciente del ARN humano no codificante ANRIL , todos los cuales expresaban isoformas circulares. También se descubrieron genes productores de CircRNA como el gen ETS-1 humano, los genes del citocromo P450 humano y de rata , el gen de la proteína de unión a andrógenos de rata ( Shbg ) y el gen de la distrofina humana. [12]
Identificación de circRNAs en todo el genoma
Isoformas revueltas y circRNAs
En 2012, en un esfuerzo por identificar inicialmente los eventos de codificación de exones específicos del cáncer, se descubrieron exones codificados en grandes cantidades tanto en células normales como cancerosas. Se encontró que las isoformas de exón mezcladas comprendían aproximadamente el 10% de las isoformas de transcripción totales en leucocitos , identificándose 2748 isoformas mezcladas en células madre embrionarias HeLa y H9 . Además, aproximadamente 1 de cada 50 genes expresados produjeron isoformas de transcripción codificadas al menos el 10% del tiempo. Las pruebas utilizadas para reconocer la circularidad incluyeron tratar muestras con RNasa R , una enzima que degrada los ARN lineales pero no circulares, y probar la presencia de colas poli-A , que no están presentes en moléculas circulares. En general, se encontró que el 98% de las isoformas mezcladas representaban circRNA, se encontró que los circRNA estaban ubicados en el citoplasma y se encontró que los circRNA eran abundantes. [12] [13]
Descubrimiento de una mayor abundancia de circRNAs
En 2013, se descubrió una mayor abundancia de circRNA. El ARN de fibroblasto humano se trató con ARNasa R para enriquecerlo en ARN circulares, seguido de la categorización de las transcripciones circulares en función de su abundancia (baja, media, alta). [14] Aproximadamente 1 de cada 8 genes expresados producían niveles detectables de circRNA, incluidos los de baja abundancia, que eran significativamente más altos de lo que se sospechaba anteriormente y se atribuían a una mayor profundidad de secuenciación . [14] [13]
Actividad antagonista y especificidad tisular de CircRNAs
Al mismo tiempo, se desarrolló un método computacional para detectar circRNAs, lo que lleva a la detección de novo de circRNAs en humanos, ratones y C. elegans , y los valida ampliamente. A menudo se encontró que la expresión de circRNAs era específica de tejido / etapa de desarrollo. Además, se descubrió que los circRNA tienen la capacidad de actuar como antagonistas de los miRNA, microRNA que interfieren con la traducción de los mRNA, como lo ejemplifica el circRNA CDR1as , que tiene sitios de unión de miRNA (como se ve a continuación). [15]
CircRNAs y ENCODE Ribozero RNA-seq data
En 2014, los circRNA humanos se identificaron y cuantificaron a partir de los datos de ENCODE Ribozero RNA-seq . Se encontró que la mayoría de los circRNAs eran isoformas de corte y empalme menores y se expresaban solo en unos pocos tipos de células, con 7.112 circRNAs humanos que tienen fracciones circulares (la fracción de similitud que una isoforma tiene para transcribir el mismo locus) de al menos el 10%. También se encontró que los CircRNAs no estaban más conservados que sus controles lineales y, según el perfil de los ribosomas, no se traducen. [16] Como se señaló anteriormente, los circRNA tienen la capacidad de actuar como antagonistas de miRNA, lo que también se conoce como el potencial de actuar como esponjas de microRNA. Aparte de las CDR1as, muy pocos circRNA tienen el potencial de actuar como esponjas de microRNA. En conjunto, se descubrió que la mayoría de los ARN circulares eran productos secundarios intrascendentes de un empalme imperfecto. [15] [16]
CircRNAs y CIRCexplorer
En el mismo año, se desarrolló CIRCexplorer, una herramienta utilizada para identificar miles de circRNAs en humanos sin datos de RNase R RNA-seq . Se encontró que la gran mayoría de los ARN circulares exónicos altamente expresados identificados se procesaban a partir de exones ubicados en el medio de los genes RefSeq , lo que sugiere que la formación circular de ARN generalmente está acoplada al empalme de ARN. Se determinó que la mayoría de los ARN circulares contienen múltiples, más comúnmente, de dos a tres exones. Se encontró que los exones de los circRNA con un solo exón circularizado eran mucho más largos que los de los circRNA con múltiples exones circularizados, lo que indica que el procesamiento puede preferir una cierta longitud para maximizar la circularización de los exones. Los intrones de los exones circularizados generalmente contienen altas densidades de Alu que pueden formar pares Alu repetidos invertidos (IRAlus). IRAlus, ya sea convergente o divergente, se yuxtaponen a través de intrones flanqueantes de circRNAs de forma paralela con distancias similares a los exones adyacentes. También se encontró que IRAlus y otras secuencias no repetitivas, pero complementarias, promueven la formación circular de ARN. Por otro lado, se determinó que la eficiencia de circularización del exón se ve afectada por la competencia del emparejamiento de ARN, de modo que el emparejamiento de ARN alternativo y su competencia conduce a la circularización alternativa. Finalmente, se encontró que tanto la circularización del exón como su regulación son evolutivamente dinámicas. [17]
Llamada de circRNA en todo el genoma en casos de enfermedad de Alzheimer
Los casos de enfermedad de Alzheimer (EA) demostraron el papel de los circRNA en la salud y la enfermedad. Una tubería para llamar a circRNA de RNA-seq con ribo empobrecido humano optimizado y validado. Se dilucidó una asociación entre los circRNA y las enfermedades neurodegenerativas como la EA y la demencia clínica, con un total de 148 circRNA que se correlacionaron significativamente con las calificaciones de demencia clínica al vencimiento / muerte (CDR) después de la corrección de la tasa de descubrimiento falso (FDR). La expresión de circRNAs fue independiente de la forma lineal y esa expresión de circRNA también fue corregida por la proporción de células. También se encontró que los CircRNA se coexpresaban con genes causales conocidos de Alzheimer, como APP y PSEN1 , lo que indica que algunos circRNA también forman parte de la vía causal. En conjunto, se encontró que la expresión cerebral de circRNA explica más sobre las manifestaciones clínicas de Alzheimer que el número de alelos APOε4, lo que sugiere que los circRNAs podrían usarse como un biomarcador potencial para la enfermedad de Alzheimer. [18]
Clases de CircRNA
Los ARN circulares se pueden dividir en cinco clases: [19]
Clases de ARN circulares | Descripción |
Viroides y el virus de la hepatitis delta (HDV) | En los viroides y HDV, los circRNA monocatenarios son vitales en la replicación del RNA. La circularidad permite que un evento de iniciación conduzca a múltiples copias genómicas en un proceso también conocido como replicación de ARN en círculo rodante . [20] [21] [22] |
CircRNA de intrones | Las moléculas circulares son producidas por intrones producidos por empalme espliceosómico, empalme de ARNt e intrones del grupo I y del grupo II (ribozimas autoempalmes). Los intrones del grupo I forman circRNAs a través de la acción ribozimática autocatalítica, y aunque pueden detectarse in vivo, su función aún no se ha determinado. [20] [21] [22] Los intrones del grupo II también generan circRNAs in vivo . Los intrones circulares producidos por el empalme espliceosomal eucariótico son lariats de intrones circularizados conocidos como ARN intrónicos circulares (ciRNA). Debido a la circularización, los ciRNA pueden evitar la degradación y se cree que están muy sobrerrepresentados. Actualmente se desconoce la función del CiRNA; sin embargo, se especula que pueden desempeñar un papel en la mejora de la transcripción de genes a partir de los cuales se producen, ya que interactúan con la ARN polimerasa II. [19] |
CircRNA de intermedios en reacciones de procesamiento de ARN | Estos se cortan primero a partir de precursores como moléculas lineales y luego se circularizan con una ligasa. Son esenciales para permitir el reordenamiento en el orden de la secuencia de ARN y vitales en la biogénesis de genes de ARNt permutados en ciertas algas y arqueas. [19] |
CircRNAs no codificantes en arqueas | Ciertas especies de arqueas tienen circRNA que se producen a partir de intrones de tRNA circularizados escindidos. Se cree que la circularización de los ARN funcionales no codificantes funciona como un mecanismo protector contra las exonucleasas y promueve el plegamiento adecuado. [19] [14] |
CircRNA en eucariotas producidos por empalme inverso | Los ARN circulares producidos por empalme inverso (una forma de codificación de exón) ocurren cuando un sitio de empalme 5 'se une a un sitio de empalme 3' aguas arriba. Actualmente, se han identificado más de 25.000 circRNA diferentes en humanos. [19] [14] |
Longitud de los circRNA
Un estudio reciente de los circRNA humanos reveló que estas moléculas suelen estar compuestas de 1 a 5 exones. [23] Cada uno de estos exones puede ser hasta tres veces más largo que el exón promedio expresado, [11] lo que sugiere que la longitud del exón puede desempeñar un papel en la decisión de qué exones circularizar. El 85% de los exones circularizados se superponen con los exones que codifican proteínas , [23] aunque los ARN circulares en sí mismos no parecen traducirse. Durante la formación de circRNA, el exón 2 es a menudo el exón "aceptor" corriente arriba. [8]
Los intrones que rodean los exones que se seleccionan para circularizar son, en promedio, hasta tres veces más largos que los que no flanquean los exones precírculos, [8] [11] aunque aún no está claro por qué este es el caso. En comparación con las regiones que no dan como resultado círculos, es mucho más probable que estos intrones contengan repeticiones Alu invertidas complementarias , siendo Alu el transposón más común en el genoma. [11] Mediante el emparejamiento de bases de repetición Alu entre sí, se ha propuesto que esto puede permitir que los sitios de empalme se encuentren entre sí, facilitando así la circularización. [10] [11]
Los intrones dentro de los circRNA se retienen a una frecuencia relativamente alta (~ 25%), [9] añadiendo así una secuencia adicional a los circRNA maduros.
Ubicación de los circRNA en la célula.
En la célula, los circRNA se encuentran predominantemente en el citoplasma , donde el número de transcripciones de ARN circulares derivadas de un gen puede ser hasta diez veces mayor que el número de ARN lineales asociados generados a partir de ese locus . No está claro cómo los ARN circulares salen del núcleo a través de un poro nuclear relativamente pequeño . Debido a que la envoltura nuclear se rompe durante la mitosis , una hipótesis es que las moléculas salen del núcleo durante esta fase del ciclo celular . [11] Sin embargo, ciertos circRNA, como CiRS-7 / CDR1as, se expresan en tejidos neuronales, [23] [24] donde la división mitótica no es frecuente.
Los CircRNA son estables en comparación con los RNA lineales.
Los circRNA carecen de una cola poliadenilada y, por lo tanto, se predice que son menos propensos a la degradación por exonucleasas. En 2015, Enuka et al. midió las vidas medias de 60 circRNA y sus contrapartes lineales expresadas a partir del mismo gen del huésped y reveló que la vida media media de los circRNA de las células mamarias (18,8 a 23,7 horas) es al menos 2,5 veces más larga que la vida media media de sus contrapartes lineales (4.0 a 7.4 horas). [25] Generalmente, la vida útil de las moléculas de ARN define su tiempo de respuesta. [26] En consecuencia, se informó que los circRNA mamarios responden lentamente a la estimulación por factores de crecimiento. [25]
Funciones plausibles del ARN circular
Conservación evolutiva de mecanismos y señales de circularización.
Se han identificado circRNA en varias especies en los dominios de la vida . En 2011, Danan et al. ARN secuenciado de Archaea . Después de digerir el ARN total con RNasa R, pudieron identificar especies circulares, lo que indica que los circRNA no son específicos de los eucariotas. [27] Sin embargo, estas especies circulares de arqueas probablemente no se hacen mediante empalme, lo que sugiere que probablemente existan otros mecanismos para generar ARN circular.
Se encontró que los ARNcirc se conservaban en gran medida entre humanos y ovejas. Al analizar los datos de secuenciación de ARN total de la corteza del lóbulo parietal de oveja y las células mononucleares de sangre periférica, se demostró que el 63% de los circRNA detectados son homólogos a los circRNA humanos conocidos. [28]
En una conexión evolutiva más cercana, una comparación de ARN de testículos de ratón frente a ARN de una célula humana encontró 69 circRNA ortólogos . Por ejemplo, tanto los humanos como los ratones codifican los genes HIPK2 y HIPK3 , dos quinasas parálogous que producen una gran cantidad de circRNA a partir de un exón particular en ambas especies. [11] La conservación evolutiva refuerza la probabilidad de un papel relevante y significativo para la circularización del ARN.
CDR1as / CiRS-7 como esponja miR-7
Los microARN (miARN) son ARN no codificantes pequeños (~ 21 nt) que reprimen la traducción de los ARN mensajeros implicados en un gran y diverso conjunto de procesos biológicos. [29] Se emparejan directamente con los ARN mensajeros (ARNm) diana y pueden desencadenar la escisión del ARNm según el grado de complementariedad.
Los microARN se agrupan en "familias de semillas". Los miembros de la familia comparten los nucleótidos 2 a 7, conocidos como región semilla. [30] Las proteínas argonauta son las "proteínas efectoras" que ayudan a los miARN a realizar su trabajo, mientras que las esponjas de microARN son ARN que "absorben" miARN de una familia en particular, sirviendo así como inhibidores competitivos que suprimen la capacidad del miARN para unirse a su Dianas de ARNm, gracias a la presencia de múltiples sitios de unión que reconocen una región semilla específica. [30] Ciertos ARN circulares tienen muchos sitios de unión de miARN, lo que dio una pista de que pueden funcionar en la esponja. Dos artículos recientes confirmaron esta hipótesis al investigar una esponja circular llamada CDR1as / CiRS-7 en detalle, mientras que otros grupos no encontraron evidencia directa de que los ARN circulares actúen como esponjas de miARN al analizar la interacción potencial de los ARN circulares con la proteína argonauta (AGO) utilizando secuenciación de alto rendimiento de ARN aislado por entrecruzamiento e inmunoprecipitación (HITS-CLIP) de datos. [31]
CDR1as / CiRS-7 está codificado en el genoma antisentido del locus CDR1 (gen) humano (de ahí el nombre CDR1as), [23] y se dirige a miR-7 (de ahí el nombre CiRS-7 - Esponja circular de ARN para miR-7 ) . [24] Tiene más de 60 sitios de unión de miR-7, mucho más que cualquier esponja de miARN lineal conocida. [23] [24]
AGO2 es la proteína Argonaute asociada a miR-7 (ver arriba). Aunque CDR1as / CiRS-7 puede ser escindido por miR-671 y su proteína Argonaute asociada, [24] no puede ser escindido por miR-7 y AGO2. La actividad de escisión de microARN depende de la complementariedad más allá de la posición del 12º nucleótido; ninguno de los sitios de unión de CiRS-7 cumple con este requisito.
Un experimento con pez cebra , que no tiene el locus CDR1 en su genoma, proporciona evidencia de la actividad de la esponja de CiRS-7. Durante el desarrollo, miR-7 se expresa fuertemente en el cerebro del pez cebra. Para silenciar la expresión de miR-7 en el pez cebra, Memczak y sus colegas aprovecharon una herramienta llamada morfolino , que puede emparejar y secuestrar moléculas objetivo. [32] El tratamiento con morfolino tuvo el mismo efecto severo en el desarrollo del mesencéfalo que la expresión ectópica de CiRS-7 en cerebros de pez cebra usando plásmidos inyectados . Esto indica una interacción significativa entre CiRS-7 y miR-7 in vivo. [23]
Otra esponja circular de miARN notable es SRY . SRY, que se expresa en gran medida en los testículos murinos, funciona como una esponja de miR-138 . [24] [33] En el genoma, SRY está flanqueado por repeticiones largas invertidas (IR) de más de 15,5 kilobases (kb) de longitud. Cuando se eliminan uno o ambos IR, no se produce la circularización. Fue este hallazgo el que introdujo la idea de que las repeticiones invertidas permitieran la circularización. [34]
Debido a que las esponjas circulares de ARN se caracterizan por altos niveles de expresión, estabilidad y un gran número de sitios de unión de miARN, es probable que sean esponjas más efectivas que las lineales. [10]
Otras posibles funciones para circRNAs
Aunque la atención reciente se ha centrado en las funciones de "esponja" del circRNA, los científicos también están considerando otras posibilidades funcionales. Por ejemplo, algunas áreas del hipocampo de ratón adulto muestran expresión de CiRS-7 pero no de miR-7, lo que sugiere que CiRS-7 puede tener funciones que son independientes de la interacción con el miARN. [23]
Los roles potenciales incluyen los siguientes:
- Unión a proteínas de unión a ARN (RBP) y ARN además de miARN para formar complejos ARN-proteína. [10] Estos complejos podrían regular las interacciones de RBP y ARN con, por ejemplo, la transcripción lineal canónica del gen. [8]
- Producción de proteínas
- Chen y Sarnow 1995 demostraron que un circRNA sintético que contenía un IRES (sitio de entrada de ribosoma interno) producía un producto proteico in vitro , mientras que el que no tenía un IRES no lo hacía. Aunque el circRNA probado era una construcción puramente artificial, Chen y Sarnow declararon en su artículo que estarían interesados en ver si los círculos contienen naturalmente elementos IRES. [35]
- Jeck y col. 2013: CircRNA naturales probados que contenían una traducción "codón de inicio". Sin embargo, ninguna de estas moléculas se unió a los ribosomas, lo que sugiere que muchos circRNAs pueden no traducirse in vivo . [11]
- Transporte de miARN dentro de la célula. El hecho de que CiRS-7 pueda ser cortado por miR-671 podría indicar la existencia de un sistema para liberar una "carga" de miRNAs en el momento apropiado. [36]
- Regulación del ARNm en la célula mediante un apareamiento de bases limitado. ¡Es formalmente posible que miR-7 modere la actividad reguladora de CiRS-7 en lugar de al revés! [23] [36]
ARN no codificantes largos intrónicos circulares (ciRNA)
Por lo general, los lariatos intrónicos (ver arriba) se desramifican y se degradan rápidamente. Sin embargo, un fallo de desramificación puede conducir a la formación de ARN intrónicos largos no codificantes circulares, también conocidos como ARNc. [37] La formación de CiRNA, en lugar de ser un proceso aleatorio, parece depender de la presencia de elementos específicos cerca del sitio de empalme 5 'y el sitio del punto de ramificación (ver arriba).
Los CiRNA se diferencian de los circRNAs en que se encuentran de forma prominente en el núcleo más que en el citoplasma . Además, estas moléculas contienen pocos (si los hay) sitios de unión de miARN. En lugar de actuar como esponjas, los ciRNA parecen funcionar regulando la expresión de sus genes parentales. Por ejemplo, un ciRNA relativamente abundante llamado ci-ankrd52 regula positivamente la transcripción de Pol II . Muchos ciRNA permanecen en sus "sitios de síntesis" en el núcleo. Sin embargo, el ciRNA puede tener funciones distintas a la simple regulación de sus genes originales, ya que los ciRNA se localizan en sitios adicionales en el núcleo distintos de sus "sitios de síntesis". [37]
ARN circular y enfermedad
Como ocurre con la mayoría de los temas de biología molecular , es importante considerar cómo se puede utilizar el ARN circular como herramienta para ayudar a la humanidad. Dada su abundancia, conservación evolutiva y posible papel regulador, vale la pena investigar cómo se puede utilizar el ARN circular para estudiar la patogénesis y diseñar intervenciones terapéuticas. Por ejemplo:
- Circular ANRIL (cANRIL) es la forma circular de ANRIL, un ARN largo no codificante (ncRNA). La expresión de cANRIL se correlaciona con el riesgo de aterosclerosis , una enfermedad en la que las arterias se endurecen. Se ha propuesto que cANRIL puede modificar la expresión de INK4 / ARF, lo que, a su vez, aumenta el riesgo de aterosclerosis. [38] El estudio adicional de la expresión de cANRIL podría potencialmente usarse para prevenir o tratar la aterosclerosis.
- El miR-7 desempeña un papel regulador importante en varios cánceres y en la enfermedad de Parkinson , que es una enfermedad cerebral de origen desconocido. [24] Quizás la actividad de esponja de CiRS-7 podría ayudar a contrarrestar la actividad de miR-7. Si la actividad circular de la esponja puede ayudar a contrarrestar la actividad dañina de miARN, los científicos deberán encontrar la mejor manera de introducir la expresión de la esponja, tal vez a través de un transgén , que es un gen sintético que se transfiere entre organismos. También es importante considerar cómo los transgenes pueden expresarse solo en tejidos específicos, o expresarse solo cuando se inducen. [30]
- Se encontró que los ARN circulares estaban regulados por hipoxia, especialmente se encontró que el circRNA cZNF292 tenía actividades proangiogénicas en las células endoteliales. [31]
Los ARN circulares juegan un papel en la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer
Dube et al., [39] demostraron por primera vez que los ARN circulares del cerebro (circRNA) son parte de los eventos patogénicos que conducen a la enfermedad de Alzheimer , planteando la hipótesis de que el circRNA específico se expresaría diferencialmente en los casos de EA en comparación con los controles y que esos efectos podría detectarse temprano en la enfermedad. Optimizaron y validaron una nueva tubería de análisis para ARN circulares (circRNA). Realizaron un diseño de estudio de tres etapas, utilizando los datos de la secuencia de ARN del cerebro de Knight ADRC como descubrimiento (etapa 1), utilizando los datos del Monte Sinaí como replicación (etapa 2) y un metanálisis (etapa 3) para identificar la mayoría circRNA significativo expresado diferencialmente en la enfermedad de Alzheimer. Usando su canalización, encontraron 3.547 circRNA que pasó un control de calidad estricto en la cohorte Knight ADRC que incluye RNA-seq de 13 controles y 83 casos de Alzheimer, y 3.924 circRNA pasó un control de calidad estricto en el conjunto de datos de MSBB. Un metanálisis de los resultados del descubrimiento y la replicación reveló un total de 148 circRNA que se correlacionaron significativamente con la CDR después de la corrección de FDR. Además, 33 circRNA pasó la estricta corrección de prueba múltiple de Bonferroni basada en genes de 5 × 10-6, incluyendo circHOMER1 (P = 2.21 × 10 −18 ) y circCDR1-AS (P = 2.83 × 10 −8 ), entre otros . También realizaron análisis adicionales para demostrar que la expresión de circRNA era independiente de la forma lineal, así como de la proporción de células que pueden confundir los análisis de las secuencias de ARN del cerebro en los estudios de la enfermedad de Alzheimer. Realizaron análisis de coexpresión de todo el circRNA junto con las formas lineales y encontraron que el circRNA, incluidos los que se expresaban diferencialmente en la enfermedad de Alzheimer en comparación con los controles, coexpresaban con genes causales conocidos de Alzheimer, como APP y PSEN1, lo que indica que algunos Los circRNA también son parte de la vía causal. También demostraron que la expresión cerebral de cirRNA explicaba más sobre las manifestaciones clínicas de Alzheimer que el número de alelos APOε4, lo que sugiere que podría usarse como un biomarcador potencial para la enfermedad de Alzheimer. Este es un estudio importante para el campo, ya que es la primera vez que los circRNA se cuantifican y validan (mediante PCR en tiempo real) en muestras de cerebro humano a escala de genoma completo y en cohortes grandes y bien caracterizadas. También demuestra que es probable que estas formas de ARN estén implicadas en rasgos complejos, incluida la enfermedad de Alzheimer, que ayudará a comprender los eventos biológicos que conducen a la enfermedad.
Viroides como ARN circulares
Los viroides son principalmente patógenos de plantas, que consisten en tramos cortos (unos pocos cientos de nucleobases) de ARN altamente complementarios, circulares, monocatenarios y no codificantes sin una cubierta proteica. En comparación con otros patógenos vegetales infecciosos, los viroides son de tamaño extremadamente pequeño, que van desde 246 a 467 nucleobases; por tanto, constan de menos de 10.000 átomos. En comparación, el genoma de los virus conocidos más pequeños capaces de causar una infección por sí mismos tiene alrededor de 2.000 nucleobases de longitud. [40]
Ver también
- Bases de datos y recursos de ARN circular (circRNA)
Referencias
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