El documento aborda los long non-coding RNAs (lncRNA) en la genética molecular humana, destacando su descubrimiento, origen, métodos de detección y funciones en la regulación génica. Se enfatiza la importancia de los lncRNA en la expresión específica de tejidos y su posible relación con diversas enfermedades, incluyendo el cáncer. Además, se presentan diversas técnicas para estudiar su regulación y los mecanismos a través de los cuales influyen en la transcripción y el ciclo celular.

1. LONG NON-CODING RNAs
Genética Molecular Humana
Profesor: Alfonso Martínez-Conde Ibañez
Realizado por: Rebeca Pardo García

2. 2
Índice
Introducción: .............................................................................................................. 3
Long non-coding RNA (lncRNA):................................................................................. 4
 Nomenclatura:...................................................................................................... 4
 Descubrimiento de los lncRNA:............................................................................ 4
 Orígen de los lncRNAs: ......................................................................................... 5
 Detección de los lncRNA:...................................................................................... 6
 Métodos de predicción y bases de Datos de lincRNAs ........................................ 6
 Localización, expresión y regulación:................................................................... 8
 Funciones:............................................................................................................. 8
o 1. Técnicas para estudiar la regulación de lncRNA..................................... 8
o 2. Funciones que realiza y mecanismo de acción....................................... 8
Bibliografía................................................................................................................ 11

3. 3
Introducción:
Dentro del genoma humano se estima que sólo un 2% codifica y transcribe para
proteínas1
, sin embargo al menos dos tercios del genoma se transcriben dando lugar al
ncRNA2
(non coding RNA o RNA que no codifica para proteínas). Aunque en un inicio
se pensó que este ncRNA tan sólo daba lugar a “ruido transcripcional”, recientemente
ha quedado demostrado que es responsable de muchos aspectos de la regulación
génica3
.
Dentro de este ncRNA podemos distinguir varios tipos, algunos de los cuales se
ilustran en la Figura 12:
o Por un lado, tenemos los llamados housekeeping ncRNAs: estos se
caracterizan por expresarse constitutivamente en las células y distinguimos
RNA ribosómico, RNA de transferencia, RNA nucleolar y nuclear.4
o Por otro lado tendríamos los llamados regulatory ncRNAs: estos se
subdividen en función de su tamaño en:
 Short non-coding RNAs: se caracterizan por tener una longitud
menor a 200 nucleótidos y entre ellos encontramos los microRNAs,
los siRNAs y los piwi-associated RNAs.
 Long non-coding RNAs: su longitud va desde 200 nucleótidos hasta
100.000. Contribuyen a la regulación de la expresión génica:
modificación de la cromatina, transcripción y el procesamiento post-
transcripcional.
 Transcription initiation: Ha sido considerado recientemente como
otra subclase. Caracterizados por ser los RNAs funcionales más
pequeños con tan sólo 18 nucleótidos.5
Figura 12
: Representación esquemática de diferentes tipos de ncRNAs

4. 4
El objetivo de este trabajo es describir lncRNAs, cuáles son sus funciones y cómo
las lleva a cabo.
Long non-coding RNA (lncRNA):
También es conocido como LINC (Large or Long Intergenic Non Coding), se trata
de un tipo de regulatory non-coding RNA. Cabe destacar que hasta hace muy poco
tiempo este tipo de RNA ha permanecido sin ser explorado debido a la mala
conservación de las secuencias del mismo y a la baja homología dentro de esta familia
de RNAs. Sin embargo, recientemente todos estos desafíos han podido ser resueltos
gracias al NGS (next generation sequencing) y a las aplicaciones del mismo3
.
Cada vez se están descubriendo más LINC y no sólo en las regiones del genoma
más estudiadas sino que se están empezando a encontrar un gran número de ellas fuera
de dichas regiones. Más sorprendente aún es el hecho de que se las está empezando a
relacionar con:
o
Diversas enfermedades humanas,
o
La expresión específica en tejidos (según el tejido se expresan unos
lncRNAs u otros y estos regularán, a su vez, la expresión de otras proteínas
concretas en dicho tejido),
o
Cambios en la expresión durante el desarrollo
o
Cambios en el metabolismo.5
Nomenclatura:
La razón de este apartado es aclarar todos los posibles nombres con los que se
puede definir a los lincRNAs y así evitar posibles confusiones y facilitar la compresión
del trabajo.
Primero cuando se habla de ncRNAs se están describiendo transcritos para los
cuales el análisis de secuencia no ha identificado un patrón de lectura. De aquí que haya
que tener cuidado porque ya se han dado casos en los que a posteriori (y según se hacen
mejoras en la tecnología secuenciadora) se ha descubierto que algunos ncRNAs en
realidad si codificaban para pequeños péptidos. Actualmente, no hay un acuerdo
universal para definir los lncRNAs y, por tanto, hay diversos sinónimos para el mismo
tipo de transcrito: large/long non-coding RNA (lncRNA), mRNAlikelong RNA, Large
Intergenic Non Coding (LINC). Todos estos términos definen a RNAs celulares,
exclusivos de rRNAs (ARN ribosómico), con más de 200 nucleótidos de longitud y sin
capacidad para codificar proteínas.5., 6.
Descubrimiento de los lncRNA:
El gen H19 fue uno de los primeros lncRNA genes en descubrirse, poco tiempo
después se tuvo noticia de XIST (silencing X-inactive-specific transcript), otro lncRNA
gen, con una función crítica en la inactivación del cromosoma X. Sin embargo, el
descubrimiento de lin-14 (primer miRNA) es la explicación del “abandono temporal” de
la búsqueda de más lncRNA. De esta forma, no ha sido hasta la reciente introducción de
la secuenciación completa del transcriptoma que dicha búsqueda se ha retomado.

5. 5
Así, gracias a proyectos como ENCODE Y FAN-TOM se ha descubierto que gran
parte del genoma está codificado por secuencias no codificadoras para proteínas
volviendo a centrar la búsqueda en estas y sus posibles funciones; en especial sobre su
posible implicación en el cáncer que trataremos más adelante.5
Orígen de los lncRNAs:
Hay 5 posibles orígenes:
1. Un gen que codifica para proteínas se “interrumpe” transformándose en
un ncRNA funcional. Corresponde a la letra A de la Figura 24
.
2. Tras la ordenación de un cromosoma, dos regiones secuenciales no
transcritas y previamente separadas se juntan dando lugar a un ncRNA
multiexónico (Letra B).
3. La duplicación de un gen no-codificante por retrotransposición genera
bien un retrogen funcional y no codificante o un retropseudo-gen no
funcional y que tampoco codifica. (Letra C)
4. Repeticiones vecinas dentro de un ncRNA tienen sus orígenes en los
eventos en tándem de duplicación (Letra D)
5. La inserción de un elemento transponible da lugar a un ncRNA
funcional.4
Aunque en algunos casos se hable de ncRNAs cabe volver a incidir que estos
engloban a los lincRNAs y, por tanto, a su origen.
Figura 24
: Representación de los 5 posible orígenes de los lincRNAs.

6. 6
Detección de los lncRNA:
Se utiliza una técnica llamada chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-
Seq) que ya ha sido utilizada para descubrir sitios globales de unión al Genoma de
proteínas que interaccionan con el DNA, así como histonas y factores de transcripción.
Hay que destacar que esta técnica sólo permite obtener información sobre dónde se
realiza la transcripción; por otro lado se debe tener en cuenta que los lincRNA no
siempre están polyadenilizados siendo por tanto conveniente añadir métodos de ribo-
depletion (técnica consiste en quitar el RNA ribosomal). A su vez muchas lincRNA son
bimórficas: existen en configuraciones poly-A (+) y poly-A (-). Por último, y aunque la
secuenciación descrita permite identificar lincRNAs, para un mayor detalle de estos
lincRNA se recomienda utilizar la técnica conocida como “strand –specific
sequencing”.3
Métodos de predicción y bases de Datos de lincRNAs
La mayoría de estudios realizados por ordenador en aras de la identificación de
lincRNAs siguen una serie de pautas:
Para que una secuencia sea considerada como lincRNA no sólo debe responder
correctamente a una serie de preguntas preestablecidas para filtrar los resultados
obtenidos en la RNA-seq (secuenciación del RNA) del llamado “Ruido transcripcional”,
sino que además se deben eliminar los sncRNAs como por ejemplo los microRNAs.
Para llevar a cabo dicha tarea se emplea: la ORF detection, BLAST (permite identificar
homólogos de genes codificadores para proteínas) y predicciones sobre el potencial
codificador para lo que son útiles: CPC (Coding Potential Calculator) y iSeeRNA. No
debemos olvidar los datos aportados en la introducción del trabajo: todos aquellos
exones con menos de 200 bases quedan automáticamente excluídos.3
En cuanto a las bases de datos sobre lncRNAs y lincRNAs (Figura 3)3
, destacan
entre otras The Broad Institute’s Human Body Map Project, NONCODE, Lncipedia,
GENCODE, UCSC’s known genes y Rfam. Cabe remarcar que aquellas bases de datos
centradas en familias del RNA no hablan solamente de ncRNAs pero aún así no dejan
de aportar grandes cantidades de información sobre lincRNAs.3, 5.

7. 7
Figura 3: Resumen las bases de datos más importantes: 3

8. 8
Localización, expresión y regulación:
Los lncRNA son específicos de cada tejido y varía su expresión según nos
encontremos en condiciones patológicas o normales. Esto implica que sus transcritos
van a estar regulados
Los lncRNA son regulados tanto a nivel transcripcional como a nivel post-
transcripcional7
y su estabilidad depende de su localización, splicing y localización
subcelular. Como ejemplos de esto tenemos la mayor estabilidad de los transcritos no-
codificantes que han sufrido splicing frente a los que no lo han sufrido, por otro lado los
lncRNA que están en el núcleo tienen una vida media más corta que los que están
localizados en el citoplasma. Las formas de estabilizarlos van desde la adición de una
cola poly (A) hasta la adición de una triple hélice en el extremo 3’ de los lncRNAs.8, 9
Funciones:
Técnicas para estudiar la regulación de lncRNA
Entre las más utilizadas se encuentran la RIP (protein-centric RNA
immunoprecipitation) que consiste en la selección de una proteína particular o un grupo
de ellas para co-precipitar RNAs y basándose en las interacciones físicas determina las
relaciones funcionales. Esta técnica ha permitido comprender la regulación del genoma
llevada a cabo por lincRNA.
Otra aproximación es purificar ciertas moléculas de RNA y capturar las proteínas
asociadas para después identificarlas utilizando para ello un espectrómetro de masas, los
resultados de este último método son mejores cuanto mayor sea la cantidad de proteína
disponible debido a la imposibilidad de amplificar el sustrato por PCR.3
Funciones que realiza y mecanismo de acción
Hay varios mecanismos por los que el lncRNA realiza su función:
1. Puede interferir con la “downstream gene transcription” mediante la inhibición del
reclutamiento de la RNA polimerasa
2. Puede promover la “downstream gene transcription” mediante la inducción del
remodelado cromatínico y modificaciones de histonas
3. Un “antisense” lncRNA puede modular patrones de splicing alternativo mediante la
hibridación del transcrito complementario.
4. La hibridación de lncRNA y mRNA permite a Dicer (helicase with RNase motif)
generar siRNAs endógenos
5. LncRNAs pude unirse a compañeros proteicos para:
 Modular la actividad proteica
 Actuar como componente estructural
 Alterar localizaciones de proteínas
6. LncRNAs puede generar mediante determinados procesos pequeños precursores de
RNA.

9. 9
Figura 44
: Mecanismos y funciones descritas
7. Por último, se ha relacionado a los lncRNAs con algunos tipos de tumores. Esta
asociación se explica gracias al papel fundamental que juegan ciertos lncRNAs
suprimiendo ciertos genes, de forma que si se produce la desregulación de
determinados lncRNAs se pierde control sobre el ciclo celular dando lugar a un
incremento en la proliferación celular.3
Ejemplos de estos lincRNAs relacionados
con metástasis serían HOTAIR o MALAT1. A continuación describiré brevemente
a este último:
7.1. MALAT1 (metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1) es un
lncRNA conservado en mamíferos y que se expresa en gran cantidad en el
núcleo. En el artículo 7 se desarrolla su función como regulador de preRNA
splicing mediante la distribución y fosforilación del factor de splicing de la
serina/arginina (SR) y en el artículo 5 se desarrollan los mecanismos por los que
estaría implicado en la producción de cáncer, ya que, aunque se expresa de
manera normal en tejido sano, se ha demostrado su sobreexpresión en diversos
cánceres como el de útero, próstata, colon e hígado.

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Figura 54
: Resumen esquemático sobre las principales
funciones de MALAT1: Regular la distribución, actividad y
concentración de sus proteínas efectoras

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Bibliografía
1. Collins, F.; Lander, E.; Rogers, J.; Waterston, R. Finishing the euchromatic
sequence of the human genome. International Human Genome Sequencing
Consortium. Nature 2004, 431, 931–945.
2. Morceau, F.; Chateauvieux, S.; Gaigneaux, A.; Dicato, M. ; Diederich, M.
Long and Short Non-Coding RNAs as Regulators of Hematopoietic
Differentiation. Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 14744-14770;
doi:10.3390/ijms140714744
3. Ching, T.; Masaki, J.; Weirather, J.; Garmire, L-X.; Non-coding yet non-
trivial: a review on the computational genomics of lincRNA. BioData
Mining (2015) 8:44 DOI 10.1186/s13040-015-0075-z
4. Yao, Y.; Li, J.; Wang, L. Large Intervening Non-Coding RNA HOTAIR Is
an Indicator of Poor Prognosis and a Therapeutic Target in Human
Cancers. Int. J. Mol. Sci. 2014, 15, 18985-18999.
5. Gibb, E.; Brown, C.; Lam, W. The functional role of long non-coding RNA
in human carcinoma. Molecular Cancer 2011, 10:38 http://www.molecular-
cancer.com/content/10/1/38
6. Hadjiargyrou, M.; Delihas, N. The Intertwining of Transposable Elements
and Non-Coding RNA. Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 13307-13328;
doi:10.3390/ijms140713307
7. Yoon, J.H.; Abdelmohsen, K.; Gorospe, M. Posttranscriptional gene regulation by
long non coding RNA. J. Mol. Biol. in press, 2012.
8. Tripathi, V.; Ellis, J.D.; Shen, Z.; Song, D.Y.; Pan, Q.; Watt, A.T.; Freier, S.M.;
Bennett, C.F.; Sharma, A.; Bubulya, P.A.; et al. The nuclear-retained noncoding
RNA MALAT1 regulates alternative splicing by modulating SR splicing factor
phosphorylation. Mol. Cell 2010, 39, 925–938.
9. Brown, J.A.; Valenstein, M.L.; Yario, T.A.; Tycowski, K.T.; Steitz, J.A. Formation
of triple-helical structures by the 3'-end sequences of MALAT1 and MENbeta
noncoding RNAs. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012, 109, 19202–19207.
10. Wilusz, J.E.; Jnbaptiste, C.K.; Lu, L.Y.; Kuhn, C.D.; Joshua-Tor, L.; Sharp, P.A. A
triple helixstabilizes the 3' ends of long noncoding RNAs that lack poly(A) tails.
Genes Dev. 2012, 26, 2392–2407.
11. Moon, S.L.; Anderson, J.R.; Kumagai, Y.; Wilusz, C.J.; Akira, S.; Khromykh,
A.A.; Wilusz, J. A noncoding RNA produced by arthropod-borne flaviviruses

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inhibits the cellular exoribonuclease XRN1 and alters host mRNA stability. RNA
2012, 18, 2029–204