¿Cuántas clases de ARN se han identificado?
Hay tres tipos principales de ARN ‘clásico’: ARN mensajero (ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosomal (ARNr). El ARNm se traduce en proteínas, mientras que los ARNt y ARNr tienen funciones esenciales durante la traducción del ARNm. Los ARN pequeños no se traducen en proteínas. En cambio, estas secuencias de 20-30 nucleótidos regulan diversos procesos biológicos, a menudo al interferir con la traducción del ARNm. Los ARN pequeños vienen en diferentes formas, siendo las clases mejor entendidas los pequeños ARN de interferencia (siRNAs), los microRNAs (miRNAs) y los ARN asociados a Piwi (piRNAs).
¿Cuándo se descubrieron los pequeños ARN?
Durante las últimas dos o tres décadas, los investigadores identificaron muchos ARN pequeños reguladores, que varían en tamaño desde aproximadamente 70 a 300 nucleótidos, en diversos organismos. Pero los ARN pequeños reguladores de 20-30 nucleótidos fueron descubiertos más recientemente, ya que, debido a su pequeño tamaño, se pierden fácilmente en el análisis bioquímico y son blancos pobres para la inactivación por herramientas genéticas clásicas. Además, muchos miRNAs pueden compensar la función de cada uno, lo que hace que su identificación, basada en las consecuencias evidentes de su ausencia, sea difícil. Los dos primeros miRNAs en descubrirse, lin-4 y let-7, fueron identificados en la década de 1990 a través de experimentos genéticos en el gusano Caenorhabditis elegans. A continuación, se identificaron siRNAs en animales, plantas y hongos como las moléculas efectoras que median en el proceso de silenciamiento génico específico de secuencia, o la interferencia de ARN (RNAi), en respuesta al ARN de doble cadena (dsRNA). El descubrimiento de RNAi ganó a sus dos principales investigadores, Andrew Fire y Craig Mello, el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2006.
¿Hemos identificado todos los pequeños ARN?
Apenas. Aunque cientos de pequeños ARN se han identificado en plantas y animales, la secuenciación de alto rendimiento y las herramientas bioinformáticas sofisticadas revelan reiteradamente la existencia de nuevos miRNAs y siRNAs. El genoma humano podría codificar más de mil miRNAs, el equivalente a un pequeño porcentaje de los genes codificadores de proteínas. Por otra parte, nuevas clases de pequeños ARN se siguen descubriendo.
¿Todos los organismos tienen pequeños ARN?
Con la notable excepción de la levadura de gemación Saccharomyces cerevisiae, casi todos los organismos eucariotas (cuyas células contienen un núcleo) investigados hasta ahora tienen siRNAs o al menos maquinarias celulares para producirlos. Evolutivamente, los miRNAs parecen ser más jóvenes que los siRNAs. Los miRNAs funcionan principalmente en los organismos multicelulares, aunque recientemente se han identificado en un alga unicelular, Chlamydomonas reinhardtii. Ciertos virus de ADN también expresan miRNAs. Aunque los pequeños ARN de 20-30 nucleótidos no se han identificado en arqueas y eubacterias (cuyas células carecen de un núcleo), las proteínas Argonaute, las moléculas efectoras de los pequeños ARN, están presentes en algunos de estos organismos.
¿Cómo se hacen los pequeños ARN?
En general, por la fragmentación de secuencias de ARN más largas. Los precursores de miRNAs y siRNAs son dsRNAs, que se procesan a los pequeños ARN por conjuntos dedicados de enzimas y otras proteínas.
¿De dónde proceden los dsRNAs?
Dependiendo de la clase de ARN pequeño, la fuente del precursor de ARN de doble cadena difiere. Para los siRNAs, el dsRNA puede formarse cuando las hebras complementarias de ADN se transcriben en secuencias de ARN. La infección viral de una célula también puede suministrar dsRNAs, ya que muchos virus de ARN forman polaridad tanto con sentido como antisentido durante la replicación de sus genomas, y esto puede desencadenar una respuesta de RNAi por parte de la célula, como parte de su defensa antiviral. Por el contrario, los miRNAs se escinden de precursores de ARN codificados en el genoma, ‘construidos con un propósito’, que se pliegan en largas horquillas parecidas a dsRNA. La expresión de los genes que codifican los genes miRNA y los ARNm que codifican se controlan de manera muy similar e implican la misma maquinaria de ARN sintético, incluyendo la enzima ARN polimerasa II.
¿Cómo funcionan los pequeños ARN?
Reconocen sus objetivos de ARN mediante el emparejamiento de bases de secuencia específica. El resultado de la asociación pequeño ARN-mRNA depende del grado de complementariedad entre las dos secuencias. Cuando el emparejamiento de bases es perfecto, o casi perfecto, como es el caso de los siRNAs (y posiblemente los piRNAs), el ARNm diana se escinde en el medio del dúplex pequeño ARN-mRNA. La mayoría de los miRNAs de plantas y algunos miRNAs animales funcionan de manera similar. Pero la mayoría de los miRNAs animales se emparejan de bases de forma imprecisa con el ARNm para reprimir su traducción o para inducir su degradación.