{"id":13227,"date":"2024-02-02T12:56:45","date_gmt":"2024-02-02T18:56:45","guid":{"rendered":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=13227"},"modified":"2024-05-02T09:08:23","modified_gmt":"2024-05-02T15:08:23","slug":"un-giro-en-la-biologia-explorando-los-arns-circulares-y-su-impacto","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=13227","title":{"rendered":"Un giro en la Biolog\u00eda: explorando los ARNs circulares y su impacto"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>Jossephlyn Herna\u0301ndez Alca\u0301ntara* <\/span>ORCID: 0000-0003-4833-594,<\/span><\/p>\n

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Adriana Domi\u0301nguez Va\u0301zquez* ORCID: 0000-0003-3186-4365<\/span><\/p>\n

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Cynthia Gabriela Sa\u0301mano Salazar* ORCID: 0000-0002-8909-9582<\/span><\/p>\n

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CIENCIA UANL \/ AN\u0303O 27, No.124, marzo-abril 2024<\/p>\n

DOI: https:\/\/doi.org\/10.29105\/cienciauanl27.124-3<\/a><\/p>\n<\/div>\n

Descargar PDF<\/a><\/p>\n

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Los avances tecnolo\u0301gicos en la secuenciacio\u0301n geno\u0301mica han revelado la organizacio\u0301n y contenido del genoma, el cual alberga una mayor cantidad de genes que codifican para mole\u0301culas de a\u0301cido ribonucleico (ARN) en comparacio\u0301n con los que lo hacen para protei\u0301nas. De los 63,494 genes presentes en el genoma, so\u0301lo 19,969 codifican las segundas, mientras que 27,499 lo hacen en el primero (Human, s.a.; Ezkurdia et al<\/em>., 2014; Nurk et al<\/em>., 2022).<\/p>\n

En la actualidad, el ARN por definicio\u0301n es una mole\u0301cula de cadena sencilla presente en todas las ce\u0301lulas vivas. Dicha mole\u0301cula, de gran relevancia biolo\u0301gica y multiface\u0301tica, juega un papel central y moderador en la expresio\u0301n ge\u0301nica. Traduce los mensajes contenidos en los genes del a\u0301cido desoxirribonucleico (ADN), lo que lleva a la si\u0301ntesis de las protei\u0301nas esenciales en el funcionamiento celular (Dai, Zhang y Zaleta-Rivera, 2020). Su importancia es tan destacada que teori\u0301as, entre ellas la del \u201cmundo del ARN\u201d, han sugerido que la vida\u00a0en la Tierra pudo haber surgido gracias a la versatilidad de las mole\u0301culas de ARN. Aunque esto se\u00a0mantiene en hipo\u0301tesis, constituye uno de los\u00a0pilares fundamentales en la comprensio\u0301n\u00a0del origen de la vida (Saito, 2022).<\/p>\n

\"\"<\/a>Es posible reconocer dos categori\u0301as principales de ARN: los codificantes y los no codificantes. Los primeros (ARNc)\u00a0engloban a los mensajeros (ARNm), destinados a ser traducidos para la si\u0301ntesis\u00a0de protei\u0301nas. Por otro lado, los segundos\u00a0(ARNnc) no se traducen en e\u0301stas. Sin embargo, su falta de produccio\u0301n proteica no\u00a0debe subestimarse, ya que no implica que carezcan de relevancia (Zhang et al., 2019). Al di\u0301a\u00a0de hoy, aproximadamente 99% del total de ARN se compone de ARNnc. A medida que se han ido descubriendo ma\u0301s ARNnc con el tiempo, ha surgido una reevaluacio\u0301n de su misio\u0301n en el mantenimiento de la homeostasis celular (Statello et al<\/em>., 2021). Ahora se reconoce que son elementos activos, versa\u0301tiles y altamente prevalentes en las ce\u0301lulas. Cumplen un papel fundamental en la regulacio\u0301n de la expresio\u0301n ge\u0301nica y en una variedad de procesos biolo\u0301gicos y patolo\u0301gicos (Panni et al<\/em>., 2020). El mundo del ARN es vasto y diverso, pudiera compararse con una familia de distintos miembros que podri\u0301an ser diferenciados y categorizados segu\u0301n su taman\u0303o y labor.<\/p>\n

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Segu\u0301n su taman\u0303o, es posible dividirlos en pequen\u0303os (ARNncp) y largos (ARNncl). Estas mole\u0301culas se encuentran presentes en diversas especies animales y desempen\u0303an\u00a0un papel fundamental en procesos fisiolo\u0301gicos y patolo\u0301gicos (Hombach y Kretz, 2016). De acuerdo a su actividad existen ARN no codificantes constitutivos que participan en procesos celulares esenciales (figura 1a). Por ejemplo, los riboso<\/span>males (ARNr) y los de transferencia (ARNt) contribuyen al proceso de traduccio\u0301n en la si\u0301ntesis de protei\u0301nas (figura 1b). Adema\u0301s, desempen\u0303an roles reguladores en la expre<\/span>sio\u0301n ge\u0301nica al influir en la actividad de otros ARN no codificantes: los microARN (ARNmi) (Zhang et al<\/em>., 2019) (figura 1b).<\/span><\/p>\n

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Figura 1. Clasificaci\u00f3n de algunos ARN a) Seg\u00fan su funci\u00f3n y tama\u00f1o: mensajeros (ARNm) y de transferencia (ARNt). Los ARN regulatorios, circulares (ARNcirc) y microARN (ARNmi) se desempe\u00f1an en procesos celulares y moleculares. b) La clasificaci\u00f3n se basa en la capacidad que tienen los ARN reguladores para afectar el desempe\u00f1o de los ARN constitutivos a trav\u00e9s de su interacci\u00f3n, secuestro y posterior degradaci\u00f3n. ARN de transferencia (ARNt) no codificantes peque\u00f1os (ARNncp) y largos (ARNncl) (creado con biorender.com).<\/p><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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No obstante, au\u0301n existen varios ARN no codificantes que no han sido categorizados o cuyo quehacer no ha sido completamente determinado. Dentro de aque\u0301llos que han despertado intere\u0301s recientemente se encuentran los circulares (ARNcirc). E\u0301stos han capturado la atencio\u0301n de la comunidad cienti\u0301fica debido a su origen en la circularizacio\u0301n de\u00a0fragmentos de ARN y su participacio\u0301n en diversas funciones celulares esenciales. Sin embargo, tambie\u0301n intervienen en procesos patolo\u0301gicos, lo que los ha convertido en potenciales marcadores moleculares (biomarcadores)\u00a0innovadores (Caba et al<\/em>., 2021; Liu y Chen, 2022).<\/p>\n

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En este arti\u0301culo se destacan las caracteri\u0301sticas u\u0301nicas de los ARN circulares, en contraste con otras mole\u0301culas de ARN. Se abordan sus actividades biolo\u0301gicas y patolo\u0301gicas, adema\u0301s de explorar su potencial uso e identificacio\u0301n a manera de posibles biomarcadores moleculares.<\/p>\n

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\u00bfQUE\u0301 SON LOS ARNs CIRCULARES?<\/h4>\n

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Aunque los ARNcirc fueron descubiertos hace aproximadamente 30 an\u0303os en plantas, el intere\u0301s en ellos ha resurgido debido a que son expresados en una variedad de tejidos eucariotas y altamente conservados entre especies. A pesar de esto, su\u00a0trabajo biolo\u0301gico sigue siendo enigma\u0301tico. Son mole\u0301culas ubicuas en los mami\u0301feros y su mecanismo de bioge\u0301nesis es u\u0301nico, aunado a que participan en los procesos de transcripcio\u0301n, traduccio\u0301n, corte, empalme (splicing<\/em> en ingle\u0301s) y en la regulacio\u0301n de la expresio\u0301n ge\u0301nica. Lo relevante es que la cumplen siendo una especie de \u201cesponjas moleculares\u201d, absorbiendo y secuestrando ARNmi, lo que evita que marquen ARNm que han de ser eliminados (J. Li et al<\/em>., 2020). A la fecha, se han identificado diferentes tipos de ARNcirc, y aunque se ha asociado su presencia con la expresio\u0301n local de genes y con absorcio\u0301n de otros ARN (esponjas), muchas de sus\u00a0tareas au\u0301n son desconocidas (Li, Yang y Chen, 2018).<\/p>\n

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BIOGE\u0301NESIS Y ESTRUCTURA DE LOS ARNcirc<\/h4>\n
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Los ARNcirc se distinguen por su estructura circular, a diferencia de otros lineales (figura 1). Antes se pensaba que eran anomali\u0301as de un proceso de corte y empalme que forma a los ARNm que participan en la si\u0301ntesis proteica. Ahora se sabe que se generan mediante un mecanismo alternativo llamado corte y empalme reverso (backsplicing<\/em>) (Nisar et al<\/em>., 2021). Su formacio\u0301n comienza cuando la ce\u0301lula necesita producir protei\u0301nas y transcribe los genes con el objetivo de obtener precursores de ARNm (preARNm). E\u0301stos se someten a un proceso de empalme, eliminando los fragmentos no codificantes llamados intrones, dando lugar a ARNm maduros que se traducen en protei\u0301nas u\u0301tiles.<\/p>\n

El empalme se realiza mediante reacciones qui\u0301micas entre los extremos 5′ y 3′ del mismo intro\u0301n, mediadas por un conjunto de protei\u0301nas llamado empalmosoma\u00a0o espliceosoma. Los ARNcirc se generan a partir de\u00a0las formas convencionales de ARNm y tienen un impacto en la regulacio\u0301n ge\u0301nica. Su estructura en bucle les proporciona estabilidad y resistencia a la degradacio\u0301n enzima\u0301tica, a diferencia de los ARNm lineales\u00a0<\/span>que son menos estables y ma\u0301s susceptibles a la degradacio\u0301n por ribonucleasas. Esta circularizacio\u0301n se considera ventajosa desde una perspectiva evolutiva (Wesselhoeft, Kowalski y Anderson, 2018), pues a diferencia de los ARN lineales tradicionales en su estructura, los circulares forman un bucle cerrado debido a enlaces covalentes especiales entre los extremos. A pesar de esto, la investigacio\u0301n sobre su mecanismo de formacio\u0301n y su versatilidad estructural y funcional sigue en curso mediante estudios experimentales (Nisar et al<\/em>., 2021).<\/span><\/p>\n

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DESEMPEN\u0303O DE LOS ARNcirc: MA\u0301S ALLA\u0301 DE LO CONVENCIONAL<\/h4>\n
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Aunque la investigacio\u0301n sobre ARNcirc esta\u0301 en curso y sigue siendo un a\u0301rea activa de estudio en la Biologi\u0301a molecular, se han propuesto varias hipo\u0301tesis sobre por que\u0301 las ce\u0301lulas generan ARNcircs que regulan genes. Algunas de las razones potenciales incluyen:<\/p>\n

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