13.1: Introducción

Los análisis a gran escala en la década de 1990 utilizando etiquetas de secuencia expresadas han estimado un total de 35.000 a 100,000 genes codificados por el genoma humano. Sin embargo, la secuenciación completa del genoma humano ha revelado sorprendentemente que es probable que el número de genes que codifican proteínas sea ~20,000 — 25,000 [12]. Si bien esto representa < 2% of the total genome sequence, whole genome and transcriptome sequencing and tiling resolution genomic microarrays suggests that over > 90% del genoma todavía se transcribe activamente [8], en gran parte como ARN no codificantes de proteínas (ARNnc). Aunque la especulación inicial ha sido que estos son ruido transcripcional no funcional inherente a la maquinaria de transcripción, ha habido evidencia creciente que sugiere el importante papel que estos ARNnc juegan en los procesos celulares y la manifestación/progresión de enfermedades. Por lo tanto, estos hallazgos desafiaron la visión canónica del ARN que sirve solo como el intermedio entre el ADN y la proteína.

Clasificaciones de ARNcr

El creciente enfoque en los últimos años en los últimos años junto con los avances en las tecnologías de secuenciación (es decir, Roche 454, Illumina/Solexa y SoLiD; consulte [16] para obtener más detalles sobre estos métodos) ha llevado a una explosión en la identificación de diversos grupos de ARNnc. Aunque aún no ha habido una nomenclatura consistente, los ARNnc pueden agruparse en dos clases principales en función del tamaño del transcrito: los ARNnc pequeños (<200 nucleótidos) y los ARNnc largos (LncRNAs) (≥200 nucleótidos) (Cuadro 13.1) [6, 8, 13, 20, 24]. Entre estos, el papel de los ARNnc pequeños, el microARN (miARN) y el ARN interferente pequeño (ARNip) en el silenciamiento del ARN han sido los más documentados en la historia reciente. Como tal, gran parte de la discusión en el resto de este capítulo se centrará en los roles de estos pequeños ARNnc. Pero primero, describiremos brevemente el otro conjunto diverso de ARNcr.

Cuadro 13.1: Clasificaciones de ARNcr (basadas en [6, 8, 13, 20, 24])

Nombre	Abreviatura	Función
ARN de transferencia de ARN ribosómico ARN nucleolar pequeño ARN específico de cuerpo cajal pequeño ARN nuclear pequeño ARN guía	RNAs de limpieza ARNr ARNt ARNp ARNp (~60-220 nt) ARNsi ARNs (~60-300 nt) ARNg	traducción traducción modificación de ARNr modificación de empalme empalme de ARN edición de ARN
MicroARN ARN interferente pequeño ARN que interactúa con Piwi ARN de iniciación de la transcripción diminuto ARN corto asociado al promotor ARN antisentido del sitio de inicio de la transcripción ARN corto asociado a termini ARN corto asociado a terminales antisentido ARN derivado de retrotransposón ARN derivado de 3'UTR X-ncRNA RNA pequeño asociado a NF90 RNA inusualmente pequeño RNA de bóveda RNA Y humano	ARNcr pequeños (<200 nt) miARN (∼19-24 nt) ARNip (∼21-22 nt) PIRNA (∼26-31 nt) TirNA (∼17-18 nt) PASR (∼22-200 nt) TsSa-ARN (∼20-90 nt) TASR AtasR RE-RNA UARna X-NCRNA SnAr VtRNA Hy ARN	Silenciamiento de ARN Silenciamiento de ARN Silenciamiento de transposones, regulación epigenética ¿Regulación transcripcional? desconocido ¿Mantenimiento transcripcional? no claro no claro no claro no claro no claro no claro no claro no claro no claro
ARNcr intergénico grande Regiones ultraconservadas transcritas Pseudogenes Transcritos cadena arriba del promotor ARN que contiene una repeticion telomérica Repetición GAA-que contiene ARN Potenciador ARN ARNc intrónico largo ARN antisentido ARN largo asociado al promotor ARN de intrón escindido estable ARN de intrón escindido largo No inducido por estrés largo transcripciones de codificación	ARNcr largos (≥200 nt) T-UCR ninguno PROMPT TERRA GRC-RNA ERna ninguno ARNa PALR ninguno LSINCT	Regulación epigenética ¿Regulación de miARN? ¿Regulación de miARN? ¿Activación transcripcional? heterocromatina telomérica principal- tenance no claro no claro no claro no claro no claro no claro no claro

NcRNA pequeño

Durante las últimas décadas, ha habido una serie de especies pequeñas de ARN no codificantes bien estudiadas. Todas estas especies están involucradas en la traducción del ARN (ARN de transferencia (ARNt)) o en la modificación y procesamiento del ARN (ARN nucleolar pequeño (SNORNA) y ARN nuclear pequeño (ARNsn)). En particular, los SNORNa (agrupados en dos clases amplias: C/D Box y H/ACA Box, involucrados en la metilación y pseudouridilación, respectivamente) se localizan en el núcleo y participa en el procesamiento y modificación del ARNr. Otro grupo de ARNnc pequeños son los ARNsn que interactúan con otras proteínas y entre sí para formar empalmes para el corte y empalme de ARN. Sorprendentemente, estos ARNsn son modificados (metilación y pseudouridilación) por otro conjunto de ARNnc pequeños, los ARN pequeños específicos del cuerpo Cajal (sCARNA), que son similares al ARNnoP (en secuencia, estructura y función) y se localizan en el cuerpo Cajal en el núcleo. Sin embargo, en otra clase de ARNnc pequeños, se ha demostrado que los ARN guía (ARNg) predominantemente en los tripanosomátidos están involucrados en la edición de ARN. También se han propuesto recientemente muchas otras clases (véase el Cuadro 13.1) aunque sus roles funcionales aún están por determinar. Quizás los ARNnc más estudiados en los últimos años son los microRNAs (miRNAs), involucrados en el silenciamiento génico y responsables de la regulación de más del 60% de genes codificadores de proteínas [6]. Dado el extenso trabajo que se ha centrado en la iARN y la amplia gama de aplicaciones basadas en ARNi que han surgido en los últimos años, la siguiente sección (Interferencia de ARN) estará enteramente dedicada a este tema.

NcRNA largo

Los ARNcr largos (lncRNAs) constituyen la porción más grande de los ARNcr [6]. Sin embargo, el énfasis puesto en el estudio del ARNnc largo solo se ha realizado en los últimos años. Como resultado, la terminología para esta familia de ARNnc aún se encuentra en su infancia y a menudo es inconsistente en la literatura. Esto también se complica en parte por los casos en los que algunos lncRNAs también pueden servir como transcritos para la generación de ARN cortos. A la luz de estas confusiones, como se discutió en el capítulo anterior, los ARNnc se han definido arbitrariamente como ARNnc con un tamaño mayor a 200 nts (basado en el corte en los protocolos de purificación de ARN) y pueden clasificarse ampliamente en: sentido, antisentido, bidireccional, intrónico o intergénico [19]. Por ejemplo, una clase particular de ARNnc llamada ncRNA intergénico largo (LinRNA) se encuentra exclusivamente en la región intergénica y posee modificaciones de cromatina indicativas de transcripción activa (por ejemplo, H3K4me3 en el sitio de inicio de la transcripción y H3K36me3 en toda la región del gen) [8].

A pesar del reciente aumento del interés en los LncRNAs, el descubrimiento de los primeros lncRNAs (XIST y H19), basado en la búsqueda de bibliotecas de cDNA, se remonta a las décadas de 1980 y 1990 antes del descubrimiento de miRNAs [3, 4]. Estudios posteriores demostraron la asociación de lncRNAs con proteínas del grupo polycomb, sugiriendo roles potenciales de lncRNAs en el silenciamiento/activación de genes epigenéticos [19]. Recientemente se encontró que otro LNcRNA, HOX Antisense Intergenic RNA (HOTAIR), está altamente sobrerregulada en tumores de mama metastásicos [11]. La asociación de HOTAIR con el complejo polycomb nuevamente respalda un papel unificado potencial de los LNcRNAs en la remodelación de la cromatina/regulación epigenética (ya sea en forma cis-reguladora (XIST y H19), o trans-reguladora (por ejemplo, HOTAIR)) y etiología de enfermedades.

Estudios recientes también han identificado HULC y pseudogen (transcripción que se asemeja a genes reales pero contiene mutaciones que impiden su traducción en proteínas funcionales) PTENP1 que puede funcionar como un señuelo en la unión a miARN para reducir la efectividad general de los miARN [18, 25]. Otros roles potenciales de los LncRNAs aún no se han explorado. Sin embargo, es cada vez más claro que los LNcRNAs tienen menos probabilidades de ser el resultado del ruido transcripcional, sino que pueden desempeñar un papel crítico en el control de los procesos celulares.