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68 - LM Zieher - Junio 2011

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MicroRNA, roles neurobiológicos, diferenciación serotonérgica y mecanismo de acción de fluoxetina

Prof. Dr. Luis M.

Prof. Dr. Luis M. Zieher ¿Qué son los microRNA? Varias clases de RNA´s de pequeño tamaño han sido identificadas en numerosas especies y tejidos (2). Dentro de ellos se encuentran los micro-RNA´s, a) poseen 18 a 25 nucleótidos de largo b) se generan por clivajes en serie de largos transcriptos de RNA-polimerasa II c) los miRNA´s guían al complejo silenciador inducido por RNA (RISC) al RNA mensajero en secuencias blanco (target) que son complementarias a la del miRNA d) la interacción entre el miRNA y el blanco no necesita ser completamente complementaria (en las 18 a 25 secuencias) e) los apareamientos importantes involucran los nucleótidos 2 a 7 del miRNA, que se llaman por eso, secuencias-semilla (seed sequences) f) el RNA mensajero que es blanco de RISC es • silenciado en su traducción • o desestabilizado y degradado g) en cualquiera de los casos, el resultado es una disminución en la producción proteica, con consecuencias en las funciones biológicas que dependen del blanco afectado (ARNm de dicha proteína) (5, 6, 7, 8) h) en el SNC estas consecuencias incluyen efectos sobre • neurogénesis (3) • crecimiento dendrítico • formación de espinas dendríticas (9, 10). Las alteraciones en la modulación de la producción de proteínas se vinculan a muchos procesos neurodegenerativos (1). Así, una copia extra del gen normal de la a-sinucleína es suficiente para causar enfermedad de Parkinson en una familia. La duplicación de la proteína precursora de APP que codifica al precursor de la b-amiloide o mutaciones en su FIGURA 1 Figura 1. La transcripción del gene miRNA por RNA-polimerasa II (Pol) genera los transcriptos primarios (pri-miRNA´s y pre-miRNA´s) que son clivados en el núcleo y luego transportados al citoplasma (vía exportina 5) donde son procesados por DICER a miRNA duplex. La cadena principal es luego cargada en el complejo silenciador miRISC que lo ubica en el sector 3´ del ARNm que resulta silenciado por represión traduccional o clivaje (Modificado de ref. 1). Schratt, Gerhard: Nat Rev Neurosci. Figura 1, pag. 843. 10 // EDITORIAL SCIENS

Psicofarmacología 11:68, Junio 2011 región regulatoria que incrementan la actividad traduccional pueden llevar a AD de inicio temprano o a aumentado riesgo de AD respectivamente. En todos estos casos, la acumulación de proteínas tóxicas lleva a la disfunción neuronal. Los miRNA´s pueden modular la acumulación de proteínas tóxicas regulando sus ARN mensajeros o los ARN mensajeros de proteínas que afectan su expresión. La transcripción de los genes miRNA por la polimerasa II genera transcriptos primarios de miRNA llamado primiRNA´s (Figura 1) que son clivados dentro del núcleo por un complejo micro-procesador. El producto de clivaje se designa pre-miRNA que es exportado al citoplasma por una vía dependiente de exportina 5. En el citoplasma el pre-miRNA es procesado, aún más, por una RNAasa DICER a un complejo duplex miRNA del que se separa una cadena (que se degrada) y otra que se carga en un complejo multi proteico (miRNA RISC) que es guiado a su blanco molecular (el ARN mensajero) donde se acopla preferentemente a la región 3´ no traducible del ARNm (2). Esta interacción es seguida de una represión traduccional o de la degradación del ARN mensajero por mecanismos aún no del todo dilucidados o controversiales. Los primeros miRNA´s se descubrieron a través de aproximaciones genéticas clásicas (forward) basadas en la drástica reducción de la síntesis de proteínas y de ARNm que las traducen. Pero también pueden ocurrir pequeñas variaciones del proteoma que no son fácilmente detectables o que ocurren en discretas localizaciones subcelulares (por ejemplo, en dendrítas) o de maneras que fluctúan con el nivel de actividad celular (2). Como vemos, sólo unas pocas bases del miRNA son requeridas para moverse al ARNm y silenciarlo (seed sequences 2 a 7). Secuencias de esta longitud pueden generarse por simple chance y también se pueden producir o generar miRNA´s in silico a través de programas de predicción (target scan, Pictar y Diana-MicroT) que, a pesar de sus buenas performances, 2/3 de sus blancos predichos no son afectados por la ausencia de miRNA (1). Los micro RNA´s pueden regular la supervivencia neuronal inhibiendo reguladores negativos de factores de supervivencia (BDNF, GDNF, NGF) o regulando a estos factores prosupervivencia en sí mismos en respuesta a estímulos de supervivencia, como ser la propia actividad neuronal. El rol de las micro-RNA´s fue estudiado bloqueando su síntesis (biogénesis) durante el neurodesarrollo (3) o bien en animales adultos, lo que se traduce en un fenotipo neurodegenerativo caracterizado por ataxia y degeneración de células de Purkinje entre otras características. También se pueden delecionar o borrar los “drivers” del gen DICER en las neuronas que poseen el receptor dopaminérgico DI en el estriado, lo que causa efectos de tipo neurodegenerativo (11). La inactivación del DICER en mutantes de calmodulina kinasa II a-cre genera animales con menor volumen cerebral por aumento de los procesos de muerte celular en los períodos posnatales tempranos. Los complejos resultados obtenidos con la ablación DICER indican que los miRNA´s son requeridos en la especificación y supervivencia de algunos tipos neuronales en el adulto. El principal componente de la placa de amiloide, la proteína b-amiloide, en el AD (Alzheimer disease) es afectada por miRNA´s en el nivel de la enzima BACE que cliva la APP y es afectada por miR-29 cuya acumulación aumentada se demuestra tanto en neuronas como en glia. La alterada expresión de miR-43 puede afectar la expresión del FGF-20 (vinculado a patología del Parkinson) a través de la expresión de la a-sinucleína. También la expresión de la ataxina, vinculada con la ataxiaespino-cerebelosa es afectada en mutantes heterocigotos de DICER-1. Rol de miRNA´s en tumores Se vincula con los supresores tumorales o los oncogenes. Un miRNA que normalmente down regula un oncogén puede funcionar como un gen supresor cuando se pierde en un tumor. La pérdida de la función de este miRNA por mutaciones, deleciones, metilación de promotores u otras anormalidades en la biogénesis del miRNA resulta en una anormal expresión del oncogén blanco (target) que, como consecuencia, contribuye a la formación tumoral. Se han identificado varios, entre ellos, una deleción 13q 14.3 en las células B de leucemia linfocítica crónica (LCC) donde se generan los miRNA´s miR-15a y miR-16-1. También por un mecanismo inverso, la amplificación por sobre expresión de un miRNA que down regula un supresor tumoral u otros genes involucrados en diferenciación pueden contribuir también a la formación tumoral estimulando • proliferación • angiogénesis • invasión. Así, la ampliación de miRNA´s oncogénicos, como el miR17- 92, el miR21 y el miR155 han sido claramente asociados con la iniciación y progresión tumoral miR-16, expresión del transportador de serotonina (SERT) y mecanismo de acción de fluoxetina (4). Tratamiento crónico con inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (SSRI o ISRS) promueve: - Disminución del binding SERT. - Disminución del nivel de proteínas SERT. - Sin cambios en el nivel de ARNm. - Lo que sugiere que los ISRS puedan inferir en la transducción SERT. - Esto podría ejercerse vía miRNA´s, moduladores cruciales de la expresión génica (4). Los micro RNA´s (miRNA) intervienen en numerosos procesos biológicos (3, 8,10): - Destino de la división celular. - Diferenciación. - Mantenimiento de la identidad celular. - Supervivencia. EDITORIAL SCIENS // 11

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