En biología molecular , la omisión de exón es una forma de empalme de ARN que se utiliza para hacer que las células "omitan" secciones defectuosas o desalineadas ( exones ) del código genético, lo que conduce a una proteína truncada pero funcional a pesar de la mutación genética.
Mecanismo [ editar ]
La omisión de exón se utiliza para restaurar el marco de lectura dentro de un gen. Los genes son las instrucciones genéticas para crear una proteína y están compuestos de intrones y exones . Los exones son las secciones de ADN que contienen el conjunto de instrucciones para generar una proteína; se intercalan con regiones no codificantes llamadas intrones. Los intrones se eliminan posteriormente antes de que se produzca la proteína, dejando solo las regiones codificantes del exón.
El empalme ocurre naturalmente en el pre-ARNm cuando los intrones se eliminan para formar ARNm maduro que consiste únicamente en exones. A partir de finales de la década de 1990, los científicos se dieron cuenta de que podían aprovechar este empalme celular natural para restar importancia a las mutaciones genéticas y convertirlas en otras menos dañinas. [1] [2]
El mecanismo detrás de la omisión de exón es un oligonucleótido antisentido específico de mutación (AON). Un oligonucleótido antisentido es un polímero de ácido nucleico corto sintetizado, típicamente de cincuenta pares de bases o menos de longitud que se unirá al sitio de mutación en el ARN pre-mensajero, para inducir la omisión del exón. [3] El AON se une al exón mutado, de modo que cuando el gen se traduce del ARNm maduro, se "omite", restaurando así el marco de lectura interrumpido. [3] Esto permite la generación de una proteína internamente delecionada, pero en gran parte funcional.
Algunas mutaciones requieren la omisión de exón en múltiples sitios, a veces adyacentes entre sí, para restaurar el marco de lectura. La omisión de múltiples exones se ha llevado a cabo con éxito utilizando una combinación de AON que se dirigen a múltiples exones. [4]
Como tratamiento para la distrofia muscular de Duchenne [ editar ]
La omisión de exón se está investigando intensamente para el tratamiento de la distrofia muscular de Duchenne (DMD), donde la proteína muscular distrofina se trunca prematuramente, lo que conduce a una proteína que no funciona. El tratamiento exitoso mediante la omisión de exón podría conducir a una proteína distrofina principalmente funcional y crear un fenotipo similar a la distrofia muscular de Becker (DMO) menos grave . [1] [5]
En el caso de la distrofia muscular de Duchenne, la proteína que se ve comprometida es la distrofina. [5] La proteína distrofina tiene dos dominios funcionales esenciales que flanquean un dominio de barra central que consta de segmentos repetitivos y parcialmente prescindibles. [6] La función de la distrofina es mantener la estabilidad de las fibras musculares durante la contracción uniendo la matriz extracelular al citoesqueleto. Las mutaciones que interrumpen el marco de lectura abierto dentro de la distrofina crean proteínas truncadas prematuramente que no pueden realizar su trabajo. Tales mutaciones conducen al daño de las fibras musculares, la sustitución del tejido muscular por tejido graso y fibrótico y la muerte prematura que ocurre típicamente en los primeros años de la veintena de pacientes con DMD. [6]Comparativamente, las mutaciones que no alteran el marco de lectura abierto conducen a una proteína distrofina que se elimina internamente y es más corta de lo normal, pero aún parcialmente funcional. Tales mutaciones están asociadas con la distrofia muscular de Becker mucho más leve. Se han descrito pacientes con DMO levemente afectados que portan deleciones que afectan a más de dos tercios del dominio del bastón central, lo que sugiere que este dominio es en gran parte prescindible.
La distrofina puede mantener un alto grado de funcionalidad siempre que los dominios terminales esenciales no se vean afectados y la omisión de exón solo se produzca dentro del dominio del bastón central. Dados estos parámetros, la omisión de exón se puede usar para restaurar un marco de lectura abierto induciendo una deleción de uno o varios exones dentro del dominio de barra central y, por lo tanto, convirtiendo un fenotipo de DMD en un fenotipo de BMD.
La mutación genética que conduce a la distrofia muscular de Becker es una deleción en el marco . Esto significa que, de los 79 exones que codifican para la distrofina, se puede eliminar uno o varios en el medio, sin afectar los exones que siguen a la deleción. Esto permite una proteína distrofina más corta de lo normal que mantiene cierto grado de funcionalidad. En la distrofia muscular de Duchenne, la mutación genética está fuera de marco. Las mutaciones fuera de marco provocan una parada prematura en la generación de proteínas (el ribosoma es incapaz de "leer" el ARN más allá del punto del error inicial), lo que conduce a una proteína distrofina severamente acortada y completamente no funcional. [6]
El objetivo de la omisión de exón es manipular el patrón de corte y empalme para que una mutación fuera de marco se convierta en una mutación en marco, cambiando así una mutación severa de DMD en una mutación de BMD en marco menos dañina.
Un fármaco que omite el exón fue aprobado en 2016 por la FDA de EE. UU .: Eteplirsen (ExonDys51), un oligo morfolino de Sarepta Therapeutics dirigido al exón 51 de la distrofina humana. Otro Morfolino que omite el exón, golodirsen (Vyondys 53) (dirigido al exón 53 de la distrofina), fue aprobado en los Estados Unidos en diciembre de 2019. [7] Un tercer oligonucleótido antisentido , viltolarsen (Viltepso), dirigido al exón 53 de la distrofina fue aprobado para uso médico. en los Estados Unidos en agosto de 2020. [8]
| droga | exón | empresa | Aprobación UD FDA |
|---|---|---|---|
| eteplirsen | 51 | Sarepta | Septiembre de 2016 |
| golodirsen | 53 | Sarepta | Diciembre de 2019 |
| Viltolarsen | 53 | NS Pharma | Agosto de 2020 |
| casimerson | 45 | Sarepta | Marzo 2021 |
Las pruebas genéticas, generalmente a partir de muestras de sangre, se pueden utilizar para determinar la naturaleza precisa y la ubicación de la mutación de DMD en el gen de la distrofina. Se sabe que estas mutaciones se agrupan en áreas conocidas como regiones de "puntos calientes", principalmente en los exones 45 a 53 y, en menor medida, en los exones 2 a 20. [4] Como la mayoría de las mutaciones de DMD ocurren en estas regiones de "puntos calientes", un tratamiento que provoque la omisión de estos exones podría usarse para tratar hasta el 50% de los pacientes con DMD. [4] [5] [9]
Ver también [ editar ]
- Terapia antisentido
Referencias [ editar ]
- ^ a b Wahl M (1 de octubre de 2011). "Salto de exón en DMD: ¿Qué es y a quién puede ayudar?" . Revista Quest en línea .
- ^ Goyenvalle A, Vulin A, Fougerousse F, Leturcq F, Kaplan JC, Garcia L, Danos O (diciembre de 2004). "Rescate de músculo distrófico a través de omisión de exón mediada por snRNA U7". Ciencia . 306 (5702): 1796–9. Código Bibliográfico : 2004Sci ... 306.1796G . doi : 10.1126 / science.1104297 . PMID 15528407 . S2CID 9359783 .
- ↑ a b Harding PL, Fall AM, Honeyman K, Fletcher S, Wilton SD (enero de 2007). "La influencia de la longitud del oligonucleótido antisentido en el salto del exón de la distrofina" . Terapia molecular . 15 (1): 157–66. doi : 10.1038 / sj.mt.6300006 . PMID 17164787 .
- ↑ a b c Aartsma-Rus A, Fokkema I, Verschuuren J, Ginjaar I, van Deutekom J, van Ommen GJ, den Dunnen JT (marzo de 2009). "Aplicabilidad teórica de la omisión de exón mediada por antisentido para mutaciones de distrofia muscular de Duchenne". Mutación humana . 30 (3): 293–9. doi : 10.1002 / humu.20918 . PMID 19156838 . S2CID 45979175 .
- ^ a b c ¿Qué es la omisión de exón y cómo funciona? Archivado el 8 de diciembre de 2014 en la campaña de distrofia muscular Wayback Machine . Np, 11 de julio de 2009. Web. 05 de noviembre de 2012.
- ↑ a b c Aartsma-Rus A, van Ommen GJ (octubre de 2007). "Salto de exón mediado por antisentido: una herramienta versátil con aplicaciones terapéuticas y de investigación" . ARN . 13 (10): 1609–24. doi : 10.1261 / rna.653607 . PMC 1986821 . PMID 17684229 .
- ^ "La FDA otorga aprobación acelerada al primer tratamiento dirigido para la mutación rara de distrofia muscular de Duchenne" . EE.UU. Administración de Drogas y Alimentos (FDA) (Nota de prensa). 12 de diciembre de 2019. Archivado desde el original el 13 de diciembre de 2019 . Consultado el 12 de diciembre de 2019 .
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público . - ^ "La FDA aprueba el tratamiento dirigido para la mutación rara de distrofia muscular de Duchenne" . EE.UU. Administración de Drogas y Alimentos (FDA) (Nota de prensa). 12 de agosto de 2020 . Consultado el 12 de agosto de 2020 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ van Deutekom JC, van Ommen GJ (octubre de 2003). "Avances en la terapia génica de la distrofia muscular de Duchenne". Reseñas de la naturaleza. Genética . 4 (10): 774–83. doi : 10.1038 / nrg1180 . PMID 14526374 . S2CID 207859539 .
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