Splicing Alternativo y Diversidad Genética

1. SPLICING ALTERNATIVO
Y DIVERSIDAD GENÉTICA
!
Autores: Landaeta, S. Vilera, M. Trejo, C y López, V.
Escuela de Medicina “Luis Razetti”, Facultad de
Medicina, Universidad Central de Venezuela
La diversidad que presentan las especies es el resultado de las
diferencias existentes en su DNA. Inclusive, dentro de una misma
clase, se aprecian distintas características haciendo de cada individuo
único. La variabilidad presente es un resultado de mutaciones en el
DNA cuya incidencia será reflejada en el fenotipo de cada uno.
Un polimorfismo se define como una variación natural en un gen,
secuencia de DNA o cromosoma que puede o no traer efectos
adversos(1) . Estas alteraciones influyen en la síntesis proteica a
distintos niveles, como por ejemplo en una de las modificaciones
post-transcripcionales llamada: Corte y Empalme (Splicing en inglés),
en la cual se eliminan secuencias no codificantes del transcrito
primario del mRNA (pre-mRNA) por acción de un complejo
multienzimático llamado Espliceosoma.
Algunos transcritos primarios contienen más de una posible forma de
expresión por sus diversos exones e intrones gracias a un mecanismo
regulador que condiciona “corte y empalme. A esto se le conoce
como Splicing Alternativo, trayendo como beneficio el permitir la
síntesis de diversos polipéptidos a partir de la lectura de un gen. Por
lo tanto, dependiendo de la mutación presente, podrá traer
consecuencias o beneficios en la persona.
a transcripción es un proceso en el cual se sintetiza una
hebra de mRNA a partir de un gen presente en el DNA.
Para que se lleve a cabo, la cromatina se hace laxa y se
unen factores de transcripción (activadores) en secuencias
llamadas amplificadores. Finalmente, se une el RNA polimerasa
II a la hebra y a los factores de transcripción (reclutamiento)
para sintetizar la cadena en sentido 5’-3’.(2)
. La hebra de pre-
mRNA resultante se procesa, para su salida al citoplasma,
mediante: la metilación en el extremo 5’, la poliadenilación
en el extremo 3’ y el Splicing. (2)(3)
En este último, también
conocido como corte y empalme, la hebra presentará los
dinucleótidos GU y AG en los lugares de unión exón-intrón e
intrón-exón, respectivamente. El proceso es catalizado por el
Espliceosoma, complejo multienzimático de varias snRNPs
(ribonucleoproteínas nucleares pequeñas), que permite la ruptura del
enlace fosfodiéster exón-intrón, dejando un grupo 3’OH libre y uno 5’
en la guanosina del intrón. Se elimina el enlace que une el extremo
5’ del intrón con el exón y se empalman ambos exones.
u regulación es compleja, actúan proteínas trans-acting
(represores y activadores) y sus correspondientes sitios
reguladores cis-acting (silenciadores y amplificadores) en el pre-
mRNA. Según la actividad y ubicación de estas regiones, se
tienen (4)
:
1. Silenciadores: Sitios a los que se unen las proteínas represoras,
que disminuyen la probabilidad de que un sitio cercano sea utilizado
como punto de corte. Se encuentran en el intrón (Silenciadores de
Splicing Intrónicos - ISS) o en el exón vecino, se (Silenciadores de
Splicing Exónicos – ESS)
2. Amplificadores: Sitios a los que se unen las proteínas
activadoras, aumentando la probabilidad de que un sitio
cercano sea utilizado como punto de corte. Igualmente,
se encuentran en el intrón (Amplificadores de Splicing
Intrónicos - ISE) o en el exón vecino
(Amplificadores de Splicing Exónicos - ESE).
El factor regulador, depende del ambiente en que se
halle la célula y su influencia en la transcripción. Por
ejemplo: los Linfocitos T inactivos producen una
isoforma de la proteína CD44 pequeña en comparación
con la que sintetiza al encontrarse activos. (5)
. Otro ejemplo
son las isoformas de la actina, las cuales serán sintetizadas
según la función a cumplir como por ejemplo formar parte
del citoesqueleto o participar en la contracción muscular.(6)
Entre individuos, estas interacciones entre cis y trans pueden
diferir por variaciones genéticas generalmente asociadas al
cambio de una base nitrogenada en la secuencia del DNA, lo que se
conoce como Polimorfismos de Nucleótidos Simples (del inglés
Single Nucleotides Polymorphism o SNP). (3)(6)
El ambiente y polimorfismos afectan de distintas maneras el
Splicing. Un ejemplo de ello es la α-sinucleína, proteína presináptica
asociada a la enfermedad de Parkinson. Una acumulación de esta
proteína ocasiona la destrucción de neuronas dopamínicas. Por otro
lado, los agentes oxidantes pueden inducir a la eliminación, por
splicing alternativo, del exón número 5 de la secuencia de mRNA,
generándose una isoforma más corta no funcional de la proteína, cuya
sobreproducción lleva a una mayor muerte celular de neuronas
dopaminérgicas.(7)
En el Splicing Alternativo un transcrito primario contendrá diversos
exones e intrones que condicionarán la obtención de distintos mRNA,
y por lo tanto, de diferentes proteínas o isoformas. Según el
segmento del pre-mRNA a cortar se clasifica en:
•Selección de promotores alternativos: Se tiene un dominio amino
terminal alternativo, así, existen varios promotores que pueden dar
lugar a una variedad de exones.
• Selección de sitios de poliadenilación alternativo: El dominio
alternativo es el carboxilo terminal, y cada uno de los sitios de
poliadenilación posibles genera un grupo de exones
diferente.
• Retención de intrones: Se conservan algunos de los
intrones en el transcrito, el cual puede expresarse (codón
de parada o cambio en el patrón de lectura)
• Splicing de exones: Durante el splicing son
removidos algunos de los exones.
Opción'1'
Opción'2'
mRNA%%
Maduro%
Transcrito%
Primario%
Si4o%Poli%A% Si4o%Poli%A%
mRNA%%
Maduro%
Exón% Intrón%
L
Imagen extraída y
modificada de:
Lehninger Principles
of Biochemistry
S
BIBLIOGRAFÍAS
1. Genetic Home Reference, National Library of Medicine by National Institute of
Health. Disponible en: http://ghr.nlm.nih.gov/glossary=polymorphism
2. Lehninger Principles of Biochemistry 4th Edition
3. Walter Gilbert: Mark Marchionni y Gary McKnightt, “On the antiquity of introns”
Biological Laboratories Harvard University, Cambridge, Massachusetts, 1986
4. Zhi-Xian Lu, Peng Jiang, Yi Xing. “Genetic variation of pre-mRNA alternative
splicing in human populations.” Wiley Interdicip Rev RNA. 2012 July.
5. Hull J, Campino S, Rowlands K, Chan MS, Copley RR, et al. (2007) Identification
of common genetic variation that modulates alternative splicing. PLoS Genet
3(6): e99. doi:10.1371/journal.pgen.0030099
6. Benjamin J Perrin and James M Ervasti. “The Actin Gene Family: Function
Follows Isoform”. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/
PMC2949686/?report=classic
7. Shasi V. Kalivendia, Deepthi Yedlapudia, Cecilia J. Hillardb, B. Kalyanaraman.
“Oxidants induce alternative splicing of α-synuclein: Implications for
Parkinson's disease” Disponible en: http://www.sciencedirect.com/science/
article/pii/S0891584909006716
CONCLUSIONES
1. El Splicing alternativo se encuentra regulado por factores en donde unos
tendrán predominancia sobre otros según el ambiente en que se encuentre
la célula o la actividad de la misma, al igual que polimorfismos presentes.
2. Como producto del splicing se obtendrán isoformas (diferentes formas de
una proteína). Esto da a entender que a partir de un gen se pueden
sintetizar polipéptidos catalíticamente diferentes según el requerimiento de
la célula.
3. Lo planteado indica que no es necesario presentar una amplia variedad
genética para sintetizar diversas proteínas catalíticamente distintas gracias
a lo práctico de este mecanismo. Es decir que el proteoma (total de
proteínas expresadas en una célula) será mayor gracias al Splicing
Alternativo.