Splicing alternativo
El splicing alternativo (alternative
splicing en inglés) o empalme alternativo permite
obtener a partir de un transcrito primario de mRNA o pre-ARNm distintas
moléculas de mRNAmaduras.
Este proceso ocurre principalmente en eucariotas,
aunque también puede observarse en virus.
Introducción
Al transcribirse el ADN a ARNm se obtiene
un transcrito primario de ARN o pre-ARNm que incluye intrones 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 es
llevado a cabo por residuos de serina/arginina de
ciertas proteínas conocidas como proteínas SR.
Tipos de splicing alternativo
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-terminalalternativo. 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 exonesdiferentes.
(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.
Importancia en genética molecular
El splicing 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
colaboradores1 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 splicing lo tiene el gen Dscam de Drosophila con
38.000 variantes de splicing.
Splicing
de ARN
El splicing de ARN o empalme
de ARN (del inglés RNA splicing) es un proceso
post-transcripcional de maduración del ARN del cual eliminan ciertos fragmentos
secuenciales. Este proceso es muy común en eucariotas, pudiéndose dar en cualquier tipo de ARN aunque es más común en el ARNm.
También se ha descrito en el ARNr y ARNt de procariotas ybacteriófagos. Normalmente consiste en eliminar
los intrones del
transcrito primario y posteriormente unir los exones;
aunque existen otros tipos de ajuste donde se eliminan exones y/o retienen intrones (véase splicing alternativo).
Ilustración
del proceso de splicing desde pre-ARN a ARN.
Rutas de splicing
En la naturaleza existen diversos
métodos de splicing del ARN.
El mecanismo de splicing depende de la estructura del fragmento de ARN que pasará por este proceso.
Spliceosoma
El Spliceosoma es
un complejo formado por cinco ribonucleoproteínas
nucleares pequeñas o snRNP (complejo formado por unas diez
proteínas más una pequeña molécula de ARN).
ElARN de los snRNP es el encargado de reconocer el intrón. Se han identificado dos tipos de
spliceosomas, el mayor y el menor[cita requerida],
cada uno de los cuales contiene diferentes tipos de snRNP.
Spliceosoma mayor
Esta formado por los snRNP U1, U2, U4, U5 y U6. Reconoce la secuencia
consenso GU
(Guanina-Uracilo) del extremo 5’ del intrón así
como la secuencia
consenso AG del
extremo 3’. El 99% de los intrones lo
hacen a través de este mecanismo.
§ Complejo E: U1 se une
a la secuencia
consenso GU del
extremo 5’ del sitio de corte del intrón, junto con las proteínas accesorias
ASF/SF2, U2AF, SF1/BBP.
§ Complejo A: U2 se une
al sitio de ramificación e hidroliza ATP. El
sitio de ramificación se sitúa a una distancia de 20-40 nucleótidos del extremo
3’ del intrón y
en él se localiza la secuencia consenso CURAY.
§ Complejo B1: U5, U4 y
U6 trimerizan, y U5 se une al exón 5’
y U6 a U2.
§ Complejo B2 – U1 es
liberado, U5 pasa del exón al intrón y
U6 se une al extremo 5’ del sitio de corte.
§ Complejo C1: U4 es
liberado, U5 se une al sito de empalme del extremo 3’ del exón, U6 y U2 catalizan la reacción de transesterificación y el extremo 5’ del intrón es
cortado; como resultado se forma una estructura en lazo característica
denominada lariat.
§ Complejo C2: el
extremo 3’ del intrón es
cortado lo que provoca la liberación del lazo de ARN. A continuación los exones son
ligados, lo que conlleva gasto de ATP. Por
último, el complejo se disocia.
Spliceosoma menor
Es similar al Spliceosoma mayor aunque
los intrones eliminados
mediante este mecanismo son escasos, y además presentan diferencias en los
sitios de corte y empalme. También se diferencian en las secuencias consenso
reconocidas, que en este caso son AU y AC para los extremos 3’ y 5’, respectivamente.
Además, salvo la partícula snRNP U5, el resto son análogos funcionales
denominadas U11 (análogo funcional de la U1), U12 (U2), U4atac (U4) y
U6atac(U6).
Splicing en trans
También se puede denominar
transempalme o empalme en trans. Consiste en el empalme de exones de dos
transcritos primarios distintos, con la consiguiente formación de un ARN
híbrido.
Autosplicing
Corte y empalme en el que el propio intrón actúa
como catalizador en su eliminación, por lo que no se requiere de proteínas.
Cuando un fragmento de ARN tiene actividad catalítica se le
denomina ribozima. Para que el mecanismo de autosplicing
sea preciso se requiere de la hidrólisis de ATP. Existen
dos tipos de intrones que
actúan como ribozimas, los intrones
del grupo I y los del grupo
II. La similitud en el mecanismo de corte y empalme de estos intrones y
el spliceosoma sugiere
que probablemente evolucionaron juntos aunque también se ha propuesto que el
autosplicing surgió durante el mundo de ARN.
Ilustración
del mecanismo bioquímico del autoayuste.
Intrones del grupo I
§ El grupo OH 3’ de un
nucleósido libre de guanina o del propio intrón o
un cofactor (GMP, GDP o GTP)
ataca al fosfato del sitio de corte 5’. Lo que da lugar al corte del intrón por
su extremo 5’ y a la formación del lariat (estructura en lazo).
§ El grupo OH 3’ del exón lleva
a cabo un ataque nucleofílico contra el extremo 3’ del intrón, lo que origina su corte y la
liberación de la estructura en lazo.
§ Los exones son
unidos.
Intrones del grupo II
§ El grupo OH 2’ de una
adenosina específica del intrón ataca
el sitio de corte 5’, originando la estructura en lazo (lariat).
§ El grupo OH 3’ del exón lleva
a cabo un ataque nucleofílico contra el extremo 3’ del intrón, lo que origina su corte y la
liberación de la estructura en lazo.
§ Los exones son
unidos.
Splicing de ARNt
Es un mecanismo de corte y empalme
poco usual que se observa en ARNt.
El mecanismo involucra diferentes rutas bioquímicas como la splceosomal y el
autosplicing.
Errores
en el Splicing
Las mutaciones pueden afectar a los
sitios de splicing, lo que puede influir sobre la síntesis proteica de
distintas formas:
§ Pérdida del sitio de
splicing: puede originar la aparición prematura de un codón de stop, la pérdida de un exón o
la inclusión de un intrón.
§ Reducir la
especificidad: puede variar la localización del sitio de splicing, lo que
origina la inserción o deleción de aminoácidos o la pérdida de la pauta de lectura.
§ Transposición del
sitio de splicing: origina la inserción o deleción de ARN,
lo que origina cadenas de ARN más cortas o largas.
Splicing
alternativo
El splicing alternativo permite obtener a partir de un
transcrito primario de ARN distintas moléculas de ARN maduras. Este proceso ocurre
principalmente en eucariotas aunque también puede observarse en virus. Para más
información consultar el artículo principal: Splicing alternativo.
Splicing
Al hablar de splicing, también llamado corte
y empalme, empalme o ajuste podemos
referirnos a:
1. Splicing de
ARN: Es un
proceso co-transcripcional de corte y empalme de ARN. Este proceso es muy
común en eucariotas, pudiéndose dar en cualquier tipo de ARN aunque es más
común en el ARNm.
También se ha descrito en el ARNr y ARNt de procariotas y bacteriófagos.
2. Splicing de proteínas: Es un proceso post-traduccional de
corte y empalme de una proteína precursora. Este proceso conlleva la eliminación
de una secuencia de aminoácidosde la cadena polipeptídica para
originar una proteína madura.
3. Splicing de ADN: Proceso que consiste en la unión
covalente de dos fragmentos de ADN bicatenario, catalizado por una ligasa de
ADN..
BIBLIOGRAFIA:
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