Empalme alternativo

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El empalme alternativo (alternative splicing en inglés) permite obtener a partir de un transcrito primario de mRNA o pre-ARNm distintas moléculas de mRNA maduras. Este proceso ocurre principalmente en eucariotas, aunque también puede observarse en virus.

Introducción[editar]

Al transcribirse el ADN a ARNm se obtiene un transcrito primario de ARN o pre-ARNm que abarcaintrones y exones. Para que este pre-ARNm de lugar a un ARNm debe sufrir un proceso de maduración del ARNm, que consiste, básicamente, en eliminar todos los intrones. Sin embargo los intrones y exones no siempre están determinados durante el proceso de ayuste. La selección de los sitios de ayuste se lleva a cabo por residuos de serina/arginina de ciertas proteínas conocidas como proteínas SR.

Tipos de empalme alternativo[editar]

Ilustración que recoge los cuatro tipos de Splicing alternativos posibles.

(a) Selección de promotores alternativos: este es el único método que da lugar a un dominio N-terminal alternativo. En este caso, cada promotor puede dar lugar a un juego de exones diferentes.

(b) Selección de sitios de poliadenilación alternativos: este es el único método que da lugar a un dominio C-terminal alternativo. En este caso, cada sitio de poliadenilación puede dar lugar a un juego de exones diferentes.

(c) Retención de intrones: en este caso en lugar de ayustar los intrones, estos son retenidos en el transcrito. Este intrón puede expresarse, dar lugar a un codón de parada o cambiar la pauta de lectura.

(d) Empalme de exones (exon splicing): en este caso ciertos exones son sujetos a splicing

Importancia en genética molecular[editar]

El emplame alternativo invalida la vieja teoría “un gen una proteína”, siendo por tanto necesario información externa para decidir que polipéptido será sintetizado. Al mismo tiempo este sistema permite almacenar la información de forma más económica. Así, por ejemplo, este sistema permite obtener varias proteínas a partir de una única secuencia de ADN.

Algunos investigadores han sugerido que este sistema permitiría obtener nuevas proteínas cambiando los mecanismos de regulación. También se ha sugerido que este sistema permitiría una evolución más rápida.

Existe una creencia que afirma que los sitios alternativos de splicing son responsables de la complejidad de los humanos; afirmando que los genes humanos tienen más sitios alternativos de splicing. Sin embargo un estudio de David Brett y colaboradores[1] afirma que no existen diferencias significativas entre el número de sitios de splicing alternativos de humanos con otros animales. Actualmente el récord de sitios alternativos de empalme lo tiene el gen Dscam de Drosophila con 38.000 variantes de splicing.

Factores que afectan al splicing alternativo[editar]

Cromatina I

El contexto cromatínico afecta la tasa de elongación de Polimerasa II, lo que a su vez modifica el splicing alternativo. Se ha encontrado que la despolarización de membrana en células nerviosas afecta el splicing alternativo del pre-mRNA mediante la acetilación intragénica de histonas que relaja la cromatina permitiendo mayor elongación transcripcional.[2]

Cromatina II

Se ha encontrado también que RNAs pequeños de interferencia (small interfering RNAs, siRNAs) dirigidos contra el intrón río abajo de un exón alternativo afectan el splicing alternativo a través de un mecanismo conocido como silenciamiento génico transcripcional (transcriptional gene silencing, o TGS). Los siRNAs intrónicos gatillan la heterocromatinización en los sitios blanco en el DNA por medio de la dimetilación de la lisina 9 de la histona H3 (H3K9me) y consecuente inhibición de la elongación transcripcional, que a su vez afecta el splicing alternativo. El efecto de los siRNAs intrónicos sobre el splicing alternativo no está relacionado con el silenciamiento génico post-transcripcional. Encontramos que la proteína argonauta AGO1 es necesaria para obtener este efecto sobre la estructura cromatínica. Estamos llevando a cabo un estudio sistemático para identificar en el genoma humano sitios blanco de AGO1 con un rol en el control del splicing alternativo por siRNAs.[3]

Técnicas usadas para su estudio[editar]

- Biología molecular básica (clonado, marcado, hibridación, electroforesis en geles de agarosa y de poliacrilamida, PCR, RT-PCR, PCR en tiempo real)

- Cultivo de células de mamíferos

- Transfecciones de células con DNA y con RNA

- Interferencia por RNA

- Inmunoprecipitación de la cromatina (ChIP)

- Ensayo de accesibilidad de cromatina por MspI

- ChIP-seq

- Western blotting

- Inmunofluorescencia

- Ensayo de protección a la Rnasa (RPA)

- Ensayo de Run-on

- Expresión de genes usando RNA polimerasas mutantes resistentes a alfa-amanitina

- Manipulaciones básicas de Arabidopsis[4]

Descubrimientos recientes[editar]

Se ha determinado en recientes investigaciones que el splicing alternativo en Drosophila determina el sexo del individuo, este mecanismo tiene lugar gracias a una compleja regulación donde intervienen proteínas y muchos factores de los cuales se ha podido resaltar la importancia de la proteína Is.[5]

Partiendo de esta investigación se ha determinado también que en los diferentes sistemas de tejidos existen tipos específicos de splicing alternativo como:

Exonic Regulatory Elements and Proteins That Bind to Them.

Negative Regulation in Exons

Intronic Regulatory Elements

Positive Regulation from Introns

Negative Regulation from Introns

Multifactorial Systems of Splicing Control

Highly Tissue-Specific Regulatory Proteins

Genetic Dissection of Complex Systems of Regulation[6]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. David Brett; Heike Pospisil; Juan Valcárcel; Jens Reich; Peer Bork (17 de diciembre de 2001). «Alternative splicing and genome complexity». Nature Genetics 30: 29-30. doi:10.1038/ng803. 
  2. «El laboratorio Kornblihtt | Regulación del splicing alternativo | Investigación». ark.fbmc.fcen.uba.ar. Consultado el 2016-12-04. 
  3. «El laboratorio Kornblihtt | Regulación del splicing alternativo | Investigación». ark.fbmc.fcen.uba.ar. Consultado el 2016-12-04. 
  4. pubmeddev. «Alternative splicing of G9a regulates neuronal differentiation - PubMed - NCBI». www.ncbi.nlm.nih.gov. Consultado el 2016-12-04. 
  5. Black, Douglas L. «Mechanisms of Alternative Pre-Messenger RNA Splicing». Annual Review of Biochemistry 72 (1): 291-336. doi:10.1146/annurev.biochem.72.121801.161720. 
  6. Black, Douglas L. «Mechanisms of Alternative Pre-Messenger RNA Splicing». Annual Review of Biochemistry 72 (1): 291-336. doi:10.1146/annurev.biochem.72.121801.161720. 

Enlaces externos[editar]