El silenciamiento genico transcripcional y postranscripcional y la produccion de anticuerpos en plantas
Autor: Lic. Wilmer Martinez Martinez | Publicado:  3/09/2007 | Otras Especialidades , Genetica | |
El silenciamiento genico transcripcional y postranscripcional y la produccion de anticuerpos en plan

El silenciamiento genico transcripcional y postranscripcional y la produccion de anticuerpos en plantas.

Lic. Wilmer Martínez Martínez, Lic. Larisa Peña Rojas.

Resumen


Los anticuerpos son imprescindibles dentro de la práctica médica. Se pueden emplear desde el diagnóstico microbiológico hasta la tipificación celular. La producción de proteínas en plantas ha cobrado relevancia en la última década y pudiera reemplazar con éxito, a los sistemas tradicionales de producción de proteínas y en especial, de anticuerpos. El rendimiento de estos sistemas de producción de planticuerpos (anticuerpos producidos en plantas), puede disminuir considerablemente por el efecto negativo que ejerce el silenciamiento génico sobre los transgenes introducidos en las plantas. El mecanismo de silenciamiento génico transcripcional y postranscripcional está presente en la mayoría de los organismos eucariotas y fue descubierto a finales de la década de los 1980s. Una de sus principales funciones es proteger el genoma de genes foráneos, y la lleva a cabo a través del corte o la inhibición traduccional del ARNm invasor, utilizando para ello, pequeños fragmentos del propio ARN, que sirven para señalizar por complementariedad el ARNm que se debe eliminar. La maquinaria de silenciamiento es altamente especializada y se describe con detalle en este artículo.

Índice

Introducción----------------------------------------------------------------------------1
1 Obtención de proteínas en plantas-------------------------------------------------1
2 Aplicaciones de los anticuerpos en medicina-------------------------------------2
3 Silenciamiento génico -----------------------------------------------------------------2
3.1 Bases moleculares ---------------------------------------------------------------3
3.1.1 Proteínas Dicer y Argonauta -------------------------------------------3
3.1.2 Micro ARN -----------------------------------------------------------------4
3.1.3 Pequeños ARN de interferencia ----------------------------------------4
3.1.4 Otros ARN de pequeño tamaño ----------------------------------------4
3.1.5 ARN polimerasa ARN dependientes ----------------------------------5
3.1.6 Complejos efectores del silenciamiento génico ----------------------5
3.2 Etapas del mecanismo de silenciamiento------------------------------------5
3.3 Propagación des estado de silenciamiento. Señales móviles-------------6
3.4 Clasificación del mecanismo de silenciamiento génico -------------------6
3.5 Importancia biológica del mecanismo de silenciamiento génico --------7
Bibliografía------------------------------------------------------------------------------8

Introducción


El empleo de plantas transgénicas como biorreactores en la obtención de altos niveles de proteínas ha cobrado relevancia en la última década (Butaye y col., 2004). Dentro de las proteínas obtenidas por esta vía resaltan por su importancia los anticuerpos de primera y segunda generación (incluyendo los quiméricos, humanizados, recombinantes y fragmentos de anticuerpos). Entre las aplicaciones médicas de los anticuerpos se encuentran la inmunización pasiva, la confección de técnicas analíticas para determinar la presencia de agentes infecciosos, entre los que se destacan el ELISA, la aglutinación y la precipitación, la tipificación de grupos celulares y de grupos sanguíneos, la fenotipificación de tumores (Montaño y Pujol, 2001), entre otros. A la par se ha confirmado que al transformar una planta con un determinado transgen, el nivel de expresión del mismo puede disminuir considerablemente (Matzke y Matzke, 1998). Se piensa que el mecanismo de silenciamiento génico es el que más influye negativamente sobre la expresión de transgenes en plantas (Butaye y col., 2005). Para optimizar la producción de proteínas (y en específico de anticuerpos) en plantas es necesario conocer a profundidad el mecanismo de silenciamiento génico.

El silenciamiento génico es un mecanismo presente en la mayoría de los organismos eucariotas para controlar la expresión de genes endógenos y exógenos. Este mecanismo desempeña un papel decisivo en la diferenciación celular, en la regulación del desarrollo y en la defensa contra genes foráneos y elementos transponibles (Croce y Calin, 2005). Puede ocurrir tanto en el núcleo como en el citoplasma y regula la transcripción y la traducción de determinados genes (Matzke y Birchler, 2005). La señal para la activación del mecanismo la constituyen moléculas de ARN aberrantes (en su mayoría moléculas de doble cadena). A partir del ARN activador se producen pequeños fragmentos de ARN que señalizan y median la degradación de un ARN blanco por medio de la complementariedad de bases (Meister y Tuschl, 2004). Esta fase del mecanismo recibe el nombre de silenciamiento génico postranscripcional (PTGS, de las siglas en inglés “PosTranscriptional Gene Silencing”). En la ruta que se desarrolla en el núcleo y que se denomina silenciamiento génico transcripcional (TGS, de las siglas en inglés “Transcriptional Gene Silencing”), los pequeños fragmentos de ARN que se producen guían selectivamente la mutilación del ADN y las histonas, promoviendo la remodelación de la cromatina (Volpe y col., 2002).

Para evadir los inconvenientes introducidos por el PTGS y el TGS en la expresión de proteínas en las plantas se han desarrollado varias estrategias. Algunas van encaminadas a disminuir la eficiencia del reconocimiento del transcripto por parte de la maquinaria de silenciamiento (Le Hir y col., 2003), mientras que otras están dirigidas a producir plantas deficientes en algún componentes de dicho mecanismo (Qu y col., 2005). Con este pequeño review pretendemos mostrar las principales características del mecanismo de silenciamiento génico.

1 Obtención de proteínas
 
Los sistemas tradicionales para la producción de productos farmacéuticos en la actualidad constan de grandes fermentadores con células de mamíferos, mientras que la producción de enzimas industriales emplea la fermentación de hongos y bacterias. Con la llegada del siglo XXI se han desarrollado nuevas estrategias para la producción de biomoléculas, especialmente de proteínas. Una de las estrategias más prometedoras es el empleo de mamíferos vivos que producen las proteínas en sus fluidos. El uso de animales presenta problemas técnicos, económicos y éticos significativos. Los rendimientos de los productos son a menudo muy bajos, la producción es costosa y hay un significativo riesgo de contaminación con priones o virus patógenos (Doran, 2000). La otra estrategia que ha cobrado auge es la utilización de plantas como biorreactores. Se ha comprobado en numerosos estudios que las plantas son capaces de efectuar los procesos postransduccionales de las proteínas, como acetilación, fosforilación y glicosilación, propios de los organismos eucarióticos y que los microorganismos no pueden efectuar (Giddings, 2001). Esta característica se ha aprovechado para establecer cultivos de células, tejidos, órganos vegetales e incluso plantas transgénicos en su totalidad para la producción de proteínas completas o sus epítopos, antígenos vacunales, anticuerpos (Trexler, 2002), una amplia gama de enzimas derivadas de animales, factores sanguíneos, agentes neurológicamente activos y otras proteínas útiles (Doran, 2000). Estas proteínas pueden producirse en las hojas, raíces, tallos o en órganos. En particular, a las plantas transgénicas para la expresión y suministro de antígenos vacunales se les ha denominado vacunas comestibles y varias de ellas se encuentran en pruebas a nivel clínico (Giddings, 2001). Los planticuerpos (anticuerpos obtenidos a partir de plantas transgénicas) pudieran convertirse en una alternativa factible dentro de algunos años y sustituir a los anticuerpos monoclonales en las disímiles aplicaciones médicas en que son empleados en la actualidad. Dentro de estos, la tendencia es producir planticuerpos de primera y segunda generación (incluyendo los quiméricos, humanizados, recombinantes y fragmentos de anticuerpos). Se ha confirmado que al transformar una planta con un determinado transgen, el nivel de expresión del mismo puede disminuir considerablemente (Matzke y Matzke, 1998). Se piensa que el mecanismo de silenciamiento génico es el que más influye negativamente sobre la expresión de transgenes en plantas (Butaye y col., 2005).

2 Aplicaciones de los anticuerpos en medicina

Los anticuerpos, desde su descubrimiento han sido empleados en la medicina en numerosas aplicaciones. Han demostrado ser efectivos en la inmunización pasiva, la confección de poderosas técnicas analíticas como los radioinmunoensayos, los ensayos inmunoenzimáticos y la citometría de flujo, pruebas serológicas como ELISA, aglutinación y precipitación, la tipificación de grupos celulares y de grupos sanguíneos, la fenotipificación de tumores (Montaño y Pujol, 2001), en el tratamiento antitrombótico, en la terapia contra el cancer, en el rechazo de transplantes, en la artritis reumatoide, en el tratamiento del asma y contra infecciones, (Aguillón y col., 2003) entre otras muchas. O sea, que sin los anticuerpos prácticamente no pudiera existir la medicina actual. Por ello es necesario producir grandes cantidades de anticuerpos monoclonales para garantizar los múltiples de procesos en que se emplean. El empleo de plantas transgénicas como biorreactores de proteínas y específicamente de anticuerpos parece ser un arma poderosa para producir grandes cantidades de anticuerpos. El estudio a profundidad de los mecanismos que disminuyen el rendimiento de la producción de anticuerpos en dichas plantas pudiera ser de utilidad en la predicción de los problemas que se pudieran presentar durante dicho proceso así como en el perfeccionamiento de los protocolos de producción de planticuerpos.

3 Silenciamiento génico

El silenciamiento génico es un mecanismo de vigilancia que está presente en todos los organismos eucariotas (excepto en la levadura Saccharomyces cerevisiae) y participa en la defensa contra virus y viroides, protege el genoma de transposones y regula la expresión génica (Baulcombe, 2004). Se denomina quelling en hongos, silenciamiento génico postranscripcional (PTGS) en plantas e interferencia de ARN (RNAi) en animales (Baulcombe, 2004). El componente más importante del mecanismo de silenciamiento es el ARN de pequeño tamaño, que le permite al resto de la maquinaria (a través del pareamiento de bases) llevar a cabo el silenciamiento de genes específicos a varios niveles de la expresión génica. Estos ARN de pequeño tamaño pueden tener entre 19 y 28 nt y se clasifican en micro RNA (miRNA), pequeños ARN de interferencia (siRNA) (Matzke y Birchler, 2005) y otros que tienen un papel menos importante en los organismos en que se han descubierto.

En las plantas existen tres rutas del mecanismo de silenciamiento bien diferenciadas (Baulcombe, 2004), el silenciamiento génico transcripcional (TGS), que está relacionado con la mutilación de ADN e histonas, la inhibición de la traducción de ARNm endógeno y la degradación de ARNm de virus, tiroides, transgenes y transposones.

3.1 Bases moleculares

Los componentes moleculares del silenciamiento poseen características disímiles que les permiten actuar a diversos niveles en una amplia gama de procesos celulares, garantizando su ubicuidad espacial y temporal. La precisión de este mecanismo está justificada por la variedad de funciones que desempeñan sus componentes, entre las que están el reconocimiento de genes exógenos y endógenos potencialmente dañinos para la integridad celular, la actividad RNasa guiada por la complementariedad de ácidos nucleicos y la actividad metiltransferasa que media la inactivación de determinadas zonas en el cromosoma.

3.1.1 Proteínas Dicer y Argonauta

En el mecanismo de silenciamiento las proteínas Dicer y Argonauta (Ago) son las que poseen a su cargo la acción ribonucleasa. Dicer es una RNasa tipo III que se subdivide en tres clases: Clase I, Clase II y Clase III. De forma general presentan dominios RNasa unidos a dominios de unión a ARN de doble cadena (ARNdc). Dicer clase III, presenta además un dominio helicasa y un dominio PAZ (Carmell y Hannon, 2004). Dicer clase II (Drosha), está involucrada en el procesamiento inicial de los miRNA en el núcleo de las células animales (Lee y col., 2002), mientras que las proteínas Dicer clase III producen siRNA a partir de ARNdc (Hammond, 2005). En el mecanismo propuesto por Zhang y colaboradores para el mecanismo de acción de las proteínas Dicer clase III, los dominios RNasa se ubican sobre el ARNdc formando un pseudodímero. El dominio PAZ reconoce dos nucleótidos (nt) protuberantes en el extremo 3 y se produce el corte y liberación de pequeños ARN de 21-28 nt de longitud. Los pequeños ARN obtenidos, poseen también dos nt protuberantes en el extremo 3 (Zhang y col., 2004). La longitud de los ARN liberados depende de la distancia entre el dominio PAZ y el sitio activo, mientras que la obtención de los nt protuberantes se justifica por el alineamiento asimétrico de los pseudodímeros catalíticos (Hammon, 2005).

La proteína argonauta (Ago) forma parte del complejo de silenciamiento inducido por RNA (RISC) y posee actividad RNasa H. (Parker y col., 2004). En su estructura cuenta con un dominio PAZ y un dominio Piwi, encontrándose la actividad RNasa en el dominio Piwi. El dominio PAZ de la emzima Ago, al igual que el la proteína Dicer, participa en el reconocimiento de los nt protuberantes del extremo 3 del ARN de pequeño tamaño, mientras que el extremo Piwi reconoce el extremo 5 del ARN (Parker y col., 2005). En el mecanismo de silenciamiento por miRNA (que puede hacerse extensivo al mecanismo efector mediado por siRNA), una vez incorporada la cadena guía a la proteína Ago, los nt del 2-8 (región semilla) juegan un papel importante en el reconocimiento del ARNm (Bartel, 2004). El Primer nucleótido es secuestrado dentro de una estructura en forma de hendidura en el dominio PAZ y por ello no participa en el pareamiento de cadenas durante el reconocimiento del ARNm diana (Ma y col., 2005). Los nt a partir del 9 tienen una importancia reducida dentro del reconocimiento y escisión del ARNm.

3.1.2 Micro ARN

Los micro ARN (miRNA) son pequeños ARN no codificantes presentes en los genomas de organismos eucariotas y virus. Posees una longitud aproximada entre 19 y 25 nt y pueden contener intrones (Chen, 2005). El miRNA maduro está contenido en una estructura de gancho dentro del transcripto primario (pri-miRNA) de varios cientos de nt de longitud. Los pri-miRNA son poliadeniladosy poseen caperuza (Kim, 2005). Los pri-miRNA son procesados hasta pre-miRNA, y estos hasta miRNA maduros, con una longitud aproximada de 70 nt y entre 21 y 24 nt, respectivamente (Lee y col., 2003). En el caso de los miRNA de metazoos, éstos son procesados en dos pasos en el núcleo y en el citiplasma por Drosha y Dicer, respectivamente (Bartel, 2004). En las plantas los miRNA son producidos por una proteína Dicer en el núcleo y salen al citoplasma a través de una proteína de exportación nuclear (Chen, 2005).

Los miRNA son incorporados a un complejo ribonucleoproteico llamado RISC, donde guía el corte o la represión traduccional de un ARNm señalizado por complementariedad de bases (Bartel, 2004). Los miRNA de plantas se unen a la región codificadora o a la región 5' no traducible y utilizan como principal mecanismo de silenciamiento el corte del ARNm (Sunkar y col., 2005). Por otra parte, en los animales, los miRNA se unen a la región 3' no traducible de los ARNm diana (Sunkar y col., 2005) y de forma cooperativa producen el silenciamiento génico por represión de la traducción. La mayoría de los miRNA actúan sobre transcriptos de genes que codifican para factores de transcripción u otras proteínas reguladoras que intervienen en el desarrollo de la planta o en la transducción de señales (Chen, 2005).

3.1.3 Pequeños ARN de interferencia

Los pequeños ARN de interferencia (siRNA) son similares en estructura, biogénesis y funciones a los miRNA y se originan de transcriptos de transgenes, virus, tiroides y en raras ocasiones a partir de fuentes endógenas (Aravin y Tuschl, 2005). Cuando se produce un ARNdc largo, ocurre la degradación del mismo en pequeños ARN (siRNA) de 21 a 24 nt por una enzima Dicer (Bernstein y col., 2001). La longitud de los siRNA depende tanto de la proteína Dicer que los procese como de la fuente de ARNdc (Herr, 2005). El producto de esa escisión se incorpora a RISC y produce el silenciamiento a través del corte del ARNm que le dio origen, con el cual es estrictamente complementario. También puede ocurrir represión de la traducción mediada por siRNA si existen disparidades en el dúplex siRNA/UNAM.

3.1.4 Otros ARN de pequeño tamaño

Existen algunos RNA de pequeño tamaño que se han encontrado solo en algunos organismos y se producen de diferentes maneras. En el caso del ARN transactivador de pequeño tamaño (ta-siRNA) es importante en la transición de la fase juvenil a la fase de desarrollo antes de la floración (Xie y col., 2005). Los ARN naturales de interferencia (nat-siRNA) se inducen ante condiciones de estrés abiótico (Borsani y col., 2005). Los ARN de pequeño tamaño asociado a repeticiones (ra-siRNA), presentan homología a regiones repetitivas de ADN, transposones, retrotransposones, repeticiones centroméricas y ADN satélite y microsatélite (Reinhart y Bartel, 2002) y están involucrados en el mantenimiento de la estructura de la heterocromatina y en el control de la transcripción de secuencias repetidas (Lippman y Martienssen, 2004).

3.1.5 ARN polimerasa ARN dependientes

Algunos organismos que realizan fisión, los hongos filamentosos, los gusanos y las plantas, codifican para ARN polimerasas ARN dependientes que pueden convertir ARN de simple cadena (ARNsc) en ARN de doble cadena (ARNdc) (Allen y col., 2005). Los virus de plantas con genomas de ARN poseen también ARN polimerasas ARN dependientes para su replicación. Los acrónimos RdRp y RDR se usan actualmente para diferenciar las ARN polimerasas ARN dependientes de virus y plantas, respectivamente (Xie y col., 2004). Las RDR participan en la iniciación de y/o mantenimiento del silenciamiento a partir de la síntesis de ARNdc que sirve de sustrato para la actividad RNasa de Dicer (Sijen y col., 2001). La actividad polimerasa de las RDR puede ser dependiente o independiente de cebadores y esto determina la propagación del silenciamiento en dirección 3΄-5΄ y 5΄-3΄, respectivamente (Wassenegger y Krczal, 2006). El hecho de que exista preferencia por la propagación 5΄-3΄ del silenciamiento, indica una mayor actividad de las RDR sin cebadores. La activad de la RDR independiente de cebadores es importante para el inicio del silenciamiento y la producción de siRNA primarios, mientras que la actividad polimerasa dependiente de cebadores es importante en el mantenimiento del silenciamiento y la síntesis de siRNA secundarios (Baulombe, 2004).

3.1.6 Complejos efectores del silenciamiento génico

Se han descrito dos tipos de complejos efectores capaces de producir silenciamiento. El primero, que se encuentra en el citoplasma, es conocido como complejo de silenciamiento inducido por ARN (RISC) y puede mediar tanto el corte como la inhibición traduccional de un ARNm diana (Hammond y col., 2000). El segundo, que se encuentra en el núcleo, es denominado complejo de silenciamiento transcripcional inducido por ARN (RIST) y participa en la inhibición de la transcripción de ADN a través de la mutilación de genes e histonas (Verdel y col., 2004). La menor talla de RISC, corresponde a la presencia de una molécula de Ago y un pequeño ARN de simple cadena, que son los componentes mínimos necesarios para conservar la actividad RNasa del complejo (Rivas y col., 2005), aunque también pueden existir cofactores no esenciales unidos al núcleo central antes mencionado que pueden variar la talla de RISC. El ensamblaje de RISC comienza desde la escisión del ARNdc por Dicer. Dicer y otros factores como las proteínas de unión a dominios de ARNdc, garantizan la unión de una de las cadenas del ARN de pequeño tamaño a RISC (Hutvagner, 2005). Las reglas para la incorporación de una de las cadenas del miRNA o siRNA en el complejo RISC, están basadas en la baja energía de pareamiento del extremo 5΄ (los 4 primeros nt) de la cadena incorporada, en comparación con la energía del extremo 5΄ de la cadena no incorporada (Schwarz y col., 2003).

La composición y el proceso de ensamblaje de RIST son poco conocidos, y en específico en plantas son variables y dependientes del tipo de TGS. Entre los principales componentes del RIST están: un mienbro de la familia Ago, metiltransferasas, y desacetilasas, entre otros (Matzke y Bichler, 2005).

3.2 Etapas del mecanismo de silenciamiento

Las vías del mecanismo de silenciamiento en plantas se pueden dividir en dos etapas: iniciación y mantenimiento (Dalmay y col., 2000). La etapa de iniciación manifiesta una fuerte dependencia por el ARN activador y por el siRNA derivado del ARN activador. En esta etapa se obtienen siRNA primarios a partir de la escisión del ARNdc activador por Dicer. La etapa de mantenimiento es independiente del activador y es responsable de la persistencia del silenciamiento, incluso después que haya desaparecido el inductor de la célula. En esta fase, el silenciamiento es mantenido por una síntesis secundaria de ARNdc. Este ARNdc se sintetiza por una RDR, usando como cebador el siRNA primario, para obtener a partir de la actividad RNasa de Dicer, siRNA secundarios (Sijen y col., 2001).

3.3 Propagación del estado de silenciamiento. Señales móviles

El mecanismo de silenciamiento no se circunscribe a aquellas células donde penetra el elemento activador, sino que es capaz de propagarse de forma tal, que puede anticiparse y eliminar el ARN invasor de las células no infectadas. El efecto sistémico de la señalización posee especificidad nucleotídica con respecto al ARN activador, por lo que la señal de silenciamiento es o incluye un componente de ARN. Las células vegetales están conectadas entre sí a través de plasmodesmos y la señal no tiene que atravesar ninguna membrana para llegar a otras células como ocurre en el caso de los animales (Winston y col., 2002). Los plasmodesmos poseen un límite de exclusión dinámico y definen una continuidad citoplasmática conocida como simplasto, que conecta el contenido de la mayoría de las células (con excepción de las involucradas en el intercambio gaseoso a través del estroma).

El movimiento célula-célula de las señales de silenciamiento ocurre por vía simplástica (Himber y col., 2003) y es llevado a cabo por siRNA de 21 nt. (Parrish y Fire, 2001). Los siRNA de transcriptos endógenos muestran una movilidad limitada, mientras que los que se producen de transgenes presentan un movimiento célula-célula más extenso (Wassenegger y Krczal, 2006). En el movimiento célula-célula, una vez que la señal móvil penetra a las células donde no se ha activado el silenciamiento, puede incorporarse a RISC y dirigir el corte de ARN mensajero o puede servir de cebador para la síntesis de nuevos siRNA. El movimiento de la señalización a larga distancia ocurre a través del floema (Crete y col., 2001) y puede estar mediado por cualquier intermediario de ARN (Voinnet, 2005).

3.4 Clasificación del mecanismo de silenciamiento génico

Existen varias clasificaciones de los mecanismos de silenciamiento génico, pero todas redundan en dos grandes tipos de acuerdo a la molécula diana:

Silenciamiento génico postranscripcional (PTGS) y silenciamiento transcripcional (TGS). El PTGS actúa directamente sobre el ARN y puede ser activado por ARNdc, coexpresión de genes sentido-antisentido, homología entre genes endógenos y transgenes, producción de ARN aberrante (transcriptos prematuros), ARN antisentido, altos valores de expresión de un transgen (que excedan un valor umbral), inserción de distribución complejas de copias múltiples de ADN como regiones repetidad invertidas (Matzque y col., 2002), entre otros. Cualquiera de los inductores del PTGS antes mencionado, es degradado por una RNasa específica de ARNdc (Dicer y Drosha) en pequeños ARN de 21 a 25 pares de bases (siRNA) (Aravin y Tuschl, 2005). De estos siRNA, se incorpora una de las cadenas a RISC. Los siRNA de simple cadena incorporados a RISC, localizan por complementariedad de bases a los ARNm, y es silenciamiento es el resultado de la degradación nucleotídica del ARNm diana por la RNasa H Argonauta (Aravin y Tuschl, 2005). Si el complejo RISC/ARNm contiene disparidades en el sitio de corte, en ARNm no es cortado. En este caso, el silenciamiento génico es el resultado de la inhibición traduccional.

El TGS, al igual que PTGS está basado en el reconocimiento de secuencias de ácidos nucléicos, pero a diferencia de este último, a nivel transcripcional, por lo que los transcriptos no son formados. La interacción ADN-ARN, específicamente ADN-siRNA, dirige una serie de eventos que regulan la metilación tanto de ADN como de alguna histonas asociadas a este, promoviendo el remodelado de la cromatina (Matzke y Bichler, 2005). Existen tres mecanismos de TGS en el núcleo: la metilación de ADN en plantas dirigida por ARN, el ensamblaje de heterocromatina en levaduras, animales y plantas mediada por interferencia de RNA (RNAi) y la eliminación de ADN en protozoos (Matzke y Bichler, 2005). La metilación de ADN dirigida por ARN y el ensamblaje de heterocromatina mediado por RNAi son sendos procesos epigenéticos que producen metilación de la citosina en el ADN y de la lisina 9 en la histona H3 (HEK9), respectivamente. La metilación de ADN dirigida por ARN está asociada a la metilación de secuencias promotoras en un transgen (Park y col., 1996). El activador de la metilación, probablemente es un siRNA que es homólogo a bloques de repeticiones que se originan de transposones (Lippman y col., 2004). La mutilación de H3 favorece la unión de determinadas proteínas que disminuyen la capacidad transcripcional del ADN y contribuye a mantener dicha metilación, que puede perderse por mecanismos pasivos o activos. La menos talla de metilación por este mecanismo es de 30 nt, permitiendo una regulación más precisa en comparación con loas 147 nt que se pueden metilar a través de la regulación nucleosomal (Pelissier y Wassenegger, 2000).

3.5 Importancia biológica del mecanismo de silenciamiento

El mecanismo de silenciamiento ocurre de forma natural en las plantas, y esto puede ser demostrado por las consecuencias negativas que reporta la mutación irreversible de algunos de sus componentes. El silenciamiento juega un papel decisivo en el mantenimiento de la integridad del genoma. Esta protección incluye la infección por virus y viroides (mediada por siRNA), así como de los daños causados por los transposones, retrotransposones y trasgenes (mediada por siRNA) (Dykxhoorn y Lieberman, 2005). La exclusión viral de los meristemos está asistida por la actividad de la RDR6, pues solo ocurre acumulación viral en este tejido, en plantas con RDR6 comprometida o en presencia de virus con fuertes supresores de silenciamiento (Qu y col., 2005). Una de las funciones más importante del silenciamiento radica en el control del desarrollo e la planta mediado por miRNA, ta-siRNA y nat-siRNA. Hasta el momento se ha encontrado un gran número de genes de importancia para la planta que son regulados a través de estos ARN (especialmente por miRNA), como el receptor de auxina, genes relacionados con la delimitación y separación de órganos, el establecimiento de la polaridad de órganos laterales, en el desarrollo de estructuras reproductivas, la división celular durante la morfogénesis de las hojas y flores, la respuesta de la planta ante el estrés abiótico, e incluso algunos componentes del propio mecanismo de silenciamiento se regulan a través de miRNA (Xie y col., 2003; Chen, 2004; Wang y col., 2004; Bao y col., 2004).

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Autores:

Lic. Wilmer Martínez Martínez.
Lic. Larisa Peña Rojas.


Dpto. Ciencias Morfológicas. Facultad de Ciencias Médicas de Holguín “Mariana Grajales Coello”.



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