El transcriptoma no codificante en Síndrome de Rett: nuevas funciones para las regiones transcritas ultraconservadas y circRNAs

Abstract

Diversos estudios transcripcionales actuales ponen de manifiesto la importancia funcional de la porción no codificante de nuestro genoma, observándose un papel crucial en todos los niveles de la regulación génica. Uno de los tipos de ARNs no codificantes en cuyo estudio nuestro grupo se encuentra focalizado son las llamadas regiones transcritas ultraconservadas (transcribed ultraconserved regions; T- UCRs), trancritos considerados como ARNs no codificantes largos y cuyas secuencias comparten un 100% de homología en humano, ratón y rata. Dichas especies muestran un patrón de expresión específico de tejido, siendo por lo general muy abundantes en el cerebro y, aunque se ha observado que podrían actuar como trans-reguladores antisentido de la biogénesis de microARNs, sus funciones y mecanismos de acción son todavía desconocidos. Por otro lado, datos recientes muestran también la relevancia de ARNs circulares (circular RNAs; circRNAs) en una gran variedad de enfermedades como el cáncer, enfermedades cardíacas o enfermedades neurológicas, siendo el cerebro el tejido con mayor enriquecimiento de circRNAs en relación a otras regiones. Pese a no haberse podido determinar todavía la función biológica de muchas de estas especies, se sabe que podrían tener efectos directos sobre la transcripción lineal o actuar como “esponjas” de microARNs, regulando así la interacción de estos últimos con sus respectivos ARNs mensajeros diana.

En el presente proyecto, se ha buscado diseccionar los respectivos papeles de T-UCRs y circRNAs en vías relacionadas con la fisiopatología del Síndrome de Rett (RTT), enfermedad severa del neurodesarrollo en la que destacan síntomas como la progresiva pérdida del habla, afectaciones motoras graves, complicaciones cardiacas o una respiración irregular crítica. Aproximadamente el 90% de casos RTT son debidos a mutaciones causantes de pérdida de función en la proteína MeCP2 (methyl-CpG- binding protein 2), considerada principalmente como represor transcripcional por su capacidad de unión a citosinas metiladas en dinucleótidos 5’CpG y con gran variedad de funciones en la regulación de la expresión génica. Una de las consecuencias observadas por la deficiencia de MeCP2 es el desequilibrio entre sinapsis inhibitorias y excitatorias que se establecen en las redes neuronales. GABA y glutamato son, respectivamente, los neurotransmisores inhibitorios y excitatorios predominantes en el cerebro de los mamíferos, por lo que se hace imprescindible el estudio de alteraciones en ambas vías como posibles dianas de tratamiento. Entre los diversos tipos de receptores de glutamato que se conocen se encuentran los de tipo AMPA, cuyas subunidades proteicas son productos codificados por los genes GRIA1, GRIA2, GRIA3 y GRIA4. Las cuatro subunidades se encuentran sujetas a splicing alternativo dándo lugar a variantes mutuamente excluyentes conocidas como flip/flop. Además, en los casos de GRIA2, 3 y 4 se produce un mecanismo post-transcripcional conocido como edición del pre-ARNm, por el cual se lleva a cabo un cambio aminoacídico (Arg>Gly) capaz de modular las propiedades del receptor.

Datos obtenidos en chips de expresión realizados en el presente proyecto han mostrado alteraciones tanto en la población de ARNs circulares como de regiones transcritas ultraconservadas bajo condiciones de supresión de MeCP2, destacándose un enriquecimiento de sus respectivos genes huésped en rutas asociadas a la función y dinámica del citoesquelético y la neurotransmisión glutamatérgica. Más especificamente, el caso de GRIA3 es uno de los que mayor interés suscita debido a la desregulación observada en los T-UCRs uc.478 y uc.479, transcritos solapantes de ambos exones alternativos, que también son contiguos a la zona en la que se produce la edición del pre- ARNm.

El propósito último es explorar la utilidad de T-UCRs y circRNAs como potenciales dianas terapéuticas y/o biomarcadores de enfermedades neurológicas graves como el Síndrome de Rett.