Polilação Alternativa: uma nova fronteira na regulação pós transcripcional

Out 21, 2021
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Aplicação, limitação e poladenilação são três etapas principais no processamento do RNA pré-mensageiro (pré-MRNA) para o mRNA . A poliadenilação (poli(A)) envolve a clivagem endonucleolítica do RNA pré-mensageiro e a adição da cauda de poli(A) no local da clivagem . O pré-mRNA individual geralmente abriga alguns locais de clivagem/poladenilação (C/P) (locais de poli(A) ou pA) . A poliadenilação alternativa (APA) pode eventualmente produzir várias isoformas de poliadenilação do mRNA .

De acordo com o entendimento atual, APA é um processo abrangente realizado através de ações de coordenação de várias pequenas moléculas. Os fatores de processamento 3′ são os principais alvos da regulamentação da APA . O processamento típico do APA inclui os seguintes passos: (1) CFIm (fator de clivagem I) liga-se ao campo UGUA de pré-mRNA a montante do local do pA e atrai CPSF (fator de clivagem e especificidade de poliadenilação) e CSTF (fator de estimulação de clivagem) para se montar no final do RNA polimerase II; (2) à medida que o RNA polimerase II avança, o CPSF liga-se à seqüência de sinais do pA (por exemplo AAUAAA) e CSTF é transferida para o novo precursor do mRNA, ligando-se à sequência GU ou rica em U; (3) CPSF e CSTF iniciam a clivagem de ~ 35 nucleósidos após a sequência do sinal do pA, e a proteína de ligação da poliadenilação (PABPN1) no núcleo irá ligar-se à sequência da cauda da poliadenilação para iniciar o processo PAP; (4) enquanto a poliadenilação mediada por PAP continua, caudas de adenosina de ~ 50-250 nucleotídeos (nt) são preparadas (dependendo da espécie do organismo) e CPSF dissocia da sua sequência de ligação; (5) PABPN1 funciona como uma régua molecular durante esta progressão da APA, definindo quando o processo de poliadenilação deve parar; (6) PAP começa a dissociar-se, embora PABPN1 continue a manter o seu estado de ligação. A combinação dos 6 passos acima, em conjunto com o processo de tampagem 5′, promove a maturação do mRNA e eventual exportação do núcleo para o citoplasma.

Aproximadamente 50 ~ 80% das transcrições pré-mRNA de mamíferos têm mais de um local pA . O 3′-UTRof mRNA abriga elementos reguladores chave do RNA que determinam quando, onde e quanta transcrição do mRNA será traduzida . A APA é um mecanismo de regulação pós-transcrição 3′-UTR crucial. As isoformas APA 3′-UTR desempenham vários papéis na determinação da estabilidade, localização, meia-vida e funções do mRNA. Além disso, estudos anteriores demonstraram que a APA está envolvida na progressão da doença e na sensibilidade aos medicamentos, especialmente para medicamentos que visam modificadores de cromatina . Embora a pesquisa da APA ainda esteja em seu estágio inicial, seu efeito regulador pós-transcrição único a torna potencialmente tanto um biomarcador para prognóstico e diagnóstico do câncer, quanto um alvo para o desenvolvimento de novas terapias-alvo .

Como a APA modula o pré-rNA

Baseada nas localizações das APA, a APA pode ser classificada em duas categorias principais: UTR-APA (Fig. 1a) e região codificadora-APA (CR-APA) (Fig. 1b-d). Para CR-APA, as APA alternativas estão localizadas em exons ou introns. Portanto, o CR-APA afeta as regiões codificadoras através de emendas alternativas (AS), levando à geração de isoformas proteicas com termini C distintos. Para UTR-APA, os pAs alternativos estão localizados no 3′-UTR, levando à transcrição de produtos contendo o mesmo quadro de codificação, mas variável 3′-UTRs. Estudos anteriores sugeriram que os eventos globais UTR-APA são específicos dos tecidos, with3′-UTR encurtando positivamente correlaciona com a proliferação celular e negativamente com a diferenciação celular. a-c Os padrões de APA podem ser classificados em dois tipos principais: UTR-APA e CR-APA. Para a UTR-APA, a PAS alternativa reside no 3′-UTR. Portanto, UTR-APA pode gerar transcrições com diferentes comprimentos UTR sem alterar as sequências de codificação. Existem grandes tipos de CR-APA que podem gerar transcrições com sequência de codificação truncada. d O amarelo é usado para rotular o exon estendido. Para AS, e-constitutive splicing; f exon skipping/ inclusion;g alternativa 5′-splice sites;h alternativa 3′-splice sites; i intron retention; j exons mutuamente exclusivos

O complexo de processamento de pré-mRNA 3′ é formado por vários elementos, incluindo a sequência de sinais de poli(A) canónica AAUAAA ou as suas variantes próximas (e.g. AAAUAA, AUAAAA, AUUAAA, AUAAAU, AUAAAG, CAAUAA, UAAUAA, AUAAAC, AAAAAA, AAAAAA, AAAAAAG), que são utilizados com freqüências variáveis ao longo do genoma, geralmente dentro de 15-50 nts do local do pA . Os elementos UGUA estão frequentemente localizados a montante do local do pA, os elementos U-richos estão localizados perto do local do pA e os elementos U/GU-richos estão localizados a ~ 100 nts a jusante do local do pA . No entanto, ~ 20% dos sinais de poli(A) humanos não estão rodeados por regiões ricas em U/GU .

Sai de 80 factores centrais em células de mamíferos, cerca de 20 deles estão envolvidos nas máquinas C/P . Geralmente, esses fatores centrais podem ser divididos em quatro elementos como segue (Fig. 2) :

Fig. 2
figure2

O complexo APA e sua maquinaria. O complexo CFIm liga-se à região UGUA conservada a montante para mediar a reação de clivagem e recrutar outras proteínas, incluindo CPSF e CSTF. Depois de combinado com o PAP, este complexo transloca através do pré-mRNA de uma forma 5′ para 3′. Ao chegar à região AAUAAA, o sinal de acidificação de adenosina CPSF reconhece o sinal de poliadenilação AAUAAA e CPSF73 clivam o mRNA. O CSTF liga-se então à sequência GU- ou U-rich. A região rica em U ligada à subunidade FIP1L1 do CPSF está localizada entre o sinal de poliadenilação AAUAAA e o local da clivagem. Symplekin funciona como uma proteína do andaime e os PAPs catalisam a adição de adenosinas não tratadas. Geralmente, o uso dos pAs proximais gera isoformas curtas e a translação pode ser suprimida, resultando frequentemente em menos proteína

CPSF (fator de especificidade de clivagem e poliadenilação) é composto de CPSF1-CPSF4 (também conhecido como CPSF160, CPSF100, CPSF73 e CPSF30), WDR33 e FIP1L1 (também conhecido como Fip1) . O entendimento atual é que WDR33 e CPSF4 interagem diretamente com os pAs, e CPSF3 realiza a clivagem endonucleolítica . Trabalhando como um complexo, o CPSF reconhece a seqüência de sinais de poliadenilação AAUAAA e clivagem do pré-mRNA. Isto proporciona uma especificidade de sequência que pode desempenhar um papel importante na regulação da selecção do local do pA, expressão genética, migração de células cancerígenas, metástase e, eventualmente, o resultado da doença . Como parte do complexo CPSF, o CPSF73 é uma endonuclease que cliva o pré-mRNA no local do pA . Entretanto, sob estresse oxidativo, o CPSF73 transloca do núcleo para o citosol e causa inibição significativa da atividade de poliadenilação em cânceres de próstata . Além disso, Fip1, um membro do complexo CPSF, serve potencialmente como um regulador da auto-renovação celular. De fato, a depleção de Fip1 em células-tronco embrionárias de camundongos (ESCs) resulta na perda de estados indiferenciados celulares e de capacidades de auto-renovação devido ao uso do local de poli(A) distal preferido (dpA), levando finalmente ao alongamento 3′-UTR de genes selecionados que determinam o destino celular .

CSTF (cleavage stimulation factor) é composto de CSTF1, CSTF2, e CSTF3 (50 kDa, 64 kDa, e 77 kDa, respectivamente), e desempenha um papel fundamental na reação de clivagem . O complexo CSTF pode ligar-se ao campo rico em U ou GU a jusante do local da clivagem para impulsionar a clivagem. Por exemplo, o CSTF2, também conhecido como CSTF64, interage diretamente com a região rica em U/GU para modular a eficiência do processamento 3′-terminal. Alguns estudos relataram que a CSTF não apenas promove o uso de pAs, mas também afeta a proliferação celular e potencialmente atua como um biomarcador da invasão e prognóstico do câncer. A CSTF64 atua como um fator essencial de poladenilação e um regulador mestre de 3′-UTR encurtando a circulação de múltiplos tipos de tumores. A expressão da CSTF64 foi associada ao mau prognóstico do câncer de pulmão e a superexpressão da CSTF64 promoveu a proliferação e invasão das células cancerosas do pulmão .

CFI e CFII (fatores de clivagem I e II) são compostos por CFIm25 (também conhecido como NUDT21/nudix hidrolase 21/CPSF5), CFIm59 e CFIm68, todos ligados a montante do motivo UGUA conservado para mediar a reação de clivagem . A ligação CFIm pode funcionar como um determinante primário dos locais do pA através da ligação de toda uma região do pA e assim induzir a selecção de um local APA . Outras proteínas, incluindo simplekin, poli(A) polimerase (PAP) e proteína de ligação de poli(A) (PAB), também podem regular a selecção do local APA. As PABs (PABII, RBBBP6, PABPN1) ligam-se à cauda crescente da poli(A), impedindo a interação entre CPSF e a poli(A) polimerase. Essas atividades ocorrem principalmente quando a cauda é de ~ 250 nts e o objetivo é controlar o comprimento da cauda de poli(A) enquanto a APA em progressão .

Os fatores envolvidos nas máquinas C/P geralmente participam da regulação da APA. Entre eles, CFIm25 foi identificado como o principal regulador global da APA, cujo knockdown não só induz um interruptor global para o uso do sinal de poli(A) proximal, mas também aumenta a estabilidade e expressão do gene alvo . Huang et al. relataram que o esgotamento do CFIm25 aumenta significativamente os níveis de transcrição do CCND1 e GSK3β, além de diminuir a utilização do dPAS por vários oncogenes (IGF1R, CCND1 e GSK3β) . Além disso, análises ontológicas de genes (GO) demonstraram que o CFIm25 não só modula a APA através das vias de sinalização MAPK, mas também está ligado às vias de sinalização associadas ao câncer e à ubiquitinação de proteínas. Além disso, o esgotamento do CFIm25 e CFIm68, mas não do CFIm59, leva à seleção do local de poladenilação proximal em células HEK293 . Entretanto, Xia et al. relataram que não há diferenças de expressão de CFIm25 entre tecido tumoral e tecido saudável . Kubo et al. também relataram que o CFIm pode não ter um papel na seleção do local de poli(A). Além disso, Takagaki et al. demonstraram que o CSTF64 é o primeiro fator no processamento final da APA 3′ e que o IgM pode empregar APA para ativar as células B do rato . Embora pareça que o CFIm desempenha um papel fundamental na regulação da APA, seu papel exato ainda não está claro .

RNA-binding proteins (RBPs) também pode afetar a capacidade da APA de atingir mRNAs ao competir com ou melhorar a ligação de proteínas de máquinas de poliadenilação aos seus locais alvo . Xiang et al. analisaram os perfis globais de APA a partir de uma grande base de dados sobre diferentes tipos de câncer e sugeriram que PABPN1 é o regulador mestre do perfil de APA em diferentes tipos de câncer. Um conjunto de dados da CTRP demonstrou que a expressão PABPN1 está estatisticamente correlacionada com a sensibilidade a 31 medicamentos . Os RBPAs podem trabalhar sozinhos para evitar a ligação de outros fatores APA aos locais próximos de poli(A) ou afetar a seleção de APA através de seu papel na manutenção da estabilidade do RNA . Além disso, as RBPs podem regular o perfil dinâmico da APA e promover a transição da mitose para a meiose .

Como a APA é regulada

APA é um processo biológico molecular muito abrangente, envolvendo numerosos elementos celulares. Atualmente, nós ainda não sabemos muito sobre este processo biológico único. No entanto, a situação melhorou rapidamente num período de tempo muito curto após a comunidade científica ter sentido a importância da APA na biologia celular e o seu potencial papel como um novo alvo da terapia do cancro. A APA é um processo coordenado de forma dinâmica e espacialmente contemporânea de numerosos fatores centrais. Por exemplo, o CFIm pode ligar-se à sequência específica de RNA num pré-RNA e depois recruta o factor central CPSF através da sua interacção com uma subunidade CPSF, hFip15 . O CSTF-64 pode interagir com o CPSF73, mas não com o CFIm25. Foi observado que tanto o CSTF64 quanto o CPSF73 estão elevados nas células que migram para o tecido saudável, mas não para o nível de CFIm25 . O CFIm está envolvido na etapa inicial da montagem do complexo de pré-mRNA 3′-processamento através da estimulação ou supressão da clivagem e da adição de poli(A), dependendo dos níveis de seus próprios fatores ou de outros fatores centrais, e da seqüência de RNA em torno dos potenciais locais de clivagem .

Além dos fatores centrais, uma variedade de condições fisiológicas também participam da regulação da APA, tais como a estrutura local da cromatina, posicionamento dos nucleossomos, metilação do DNA e modificações do histórico . Curiosamente, alguns fatores que participam do limite final do 5′ também podem influenciar a eficiência tanto da clivagem quanto da poliadenilação .

Adicionalmente, a APA pode ser regulada no nível de transcrição. As máquinas de transcrição, tais como iniciação, progressão e emenda de transcrição, podem afetar a eficiência e especificidade da poliadenilação. Portanto, a investigação da associação entre os elementos específicos da seqüência na região promotora e a seleção do local de poli(A) nos ajudará muito a descobrir o mecanismo por trás deste interessante fenômeno, o que pode potencialmente ajudar no desenvolvimento de uma nova estratégia de terapia do câncer.

Como a APA é metodologicamente analisada

Desde que os efeitos da APA na codificação do gene IgM e dihidrofolate reductase (DHFR) foram observados em 1980, uma série de métodos e estratégias de pesquisa rigorosos foram desenvolvidos para identificar e estudar a APA, tais como a tecnologia de sequenciamento de próxima geração (NGS) Poly(A)-ClickSeq . Com o apoio dessas novas metodologias, especialmente com o avanço da tecnologia NGS e o rápido acúmulo de dados de sequenciamento a partir dessas variantes de expressão gênica, os bancos de dados genéticos de pA determinados experimentalmente estão em contínua expansão .

Baseados nos protocolos RNA-seq enriquecidos em 3′, os métodos de análise APA podem ser classificados principalmente em duas categorias: métodos baseados em priming oligo (dT) e métodos baseados na manipulação de RNA . Como as únicas leituras mapeadas para o 3′ -termini do mRNA são úteis para a descoberta da APA, o número de leituras limitadas a esses métodos. Se a cobertura de leitura para 5′- e 3′-termini for baixa, RNA-seq não será adequado para identificar pAs de forma precisa e extensiva. Além disso, outro desafio é resolver a ambiguidade do mapeamento de leitura devido à sobreposição de transcrições isoforma. Embora tenha limitações de comprimento de leitura, foi desenvolvida uma gama de algoritmos RNA-seq para quantificar alterações relativas no comprimento 3′-UTR, portanto, para prever eventos APA. Vários métodos e algoritmos de detecção de PA e APA também foram desenvolvidos nos últimos anos, tais como Análises Dinâmicas de Adenilação de PoliAs Alternativas (DaPars), 3USS, MISO, Roar, QAPA, e Pontos de Mudança . Uma revisão de 2019 por Gruber e Zavolaneloquentemente comparou estes métodos .

DaPars é o método de análise de dados mais popular entre eles, embora o QAPA seja mais eficiente e sensível . DaPars identifica pAs distais com base em dados RNA-seq, e depois usa um modelo de regressão para realizar a identificação de novo e quantificação de eventos APA dinâmicos entre duas condições, independentemente de qualquer anotação APA prévia. A probabilidade de produzir leituras sequenciadas é unificada entre isoformas individuais. As APA presentes em posições ao longo das localizações dos genes que exibem uma queda distinta na cobertura de leitura de RNA-seq . Após corrigir o potencial viés de não uniformidade do RNA-seq ao longo do corpo do gene, a localização exata do local do APA proximal pode ser identificada, e os APAs dinâmicos estatisticamente significativos e suas atividades serão então detectados. A principal inovação metodológica do DaPars é a inferência direta dos eventos de novo APA a partir dos dados existentes do RNA-seq sem depender de nenhum experimento adicional. Outra vantagem do DaPars é que ele pode resolver a sobreposição de genes vizinhos que podem dar resultados falso-positivos, aumentando os cortes. No entanto, devido à cobertura de leitura não uniforme ao longo dos loci, este método limita a precisão da detecção do local de novo pol(A) aumentando a taxa de falsos positivos.

QAPA infere quantitativamente a APA a partir de dados convencionais de RNA-seq estimando directamente a expressão isoforma alternativa absoluta 3′-UTR. Ele então calcula a expressão relativa de cada isoforma entre todas as isoformas para avaliar a APA . A limitação do QAPA é que ele requer pAs pré-definidos. Contudo, este problema pode ser mitigado pela geração de um recurso expandido de pAs anotados que incorporam dados de 3′-UTR RNA-seq e outros recursos . Devido aos enviesamentos de cobertura de leitura no 3′-terminus de transcrições, ao fraco rendimento de leituras não padronizadas de poli(A) com cauda e à ambiguidade do mapeamento de leitura em isoformas de transcrição sobrepostas, os métodos baseados em dados de RNA-seq canónicos são limitados enquanto se tenta mapear com precisão as pAs . Entretanto, com o avanço da tecnologia molecular, os métodos para estudar APA têm crescido continuamente. Wang et al. usaram a metodologia CRISPR/Cas9 para estudar a função biológica da APA através da edição do sinal de poli(A) fraco para um sinal de poli(A) canônico e direcionando os sinais para locais de poli(A) específicos do alvo .

Em resumo, cada um dos métodos analíticos de APA disponíveis atualmente tem suas vantagens e limitações. As estratégias analíticas baseadas em dados de RNA-seq canônico são mais utilizadas dentro da comunidade de pesquisa APA.

Estudo em nível de célula única A vantagem da abordagem de célula única é que ela pode reduzir significativamente o ruído de fundo das células a granel que contêm uma mistura de material RNA extraído de células originárias de vários tecidos ou diferenciações.

Com o desenvolvimento da tecnologia de análise de célula única, as variações APA entre as células têm sido investigadas recentemente . Embora a pesquisa de APA unicelular raramente tenha sido realizada em grande escala, esta técnica trabalha com RNA-seq (scRNA-seq) de alta profundidade e comprimento total, o que torna possível a análise precisa do APA. Jingle Bells e scRNA-SeqDB (https://bioinfo.uth.edu/scrnaseqdb/) utilizaram conjuntos de dados scRNA-seq para investigar uma variedade de tipos de câncer . Ye et al. relataram o uso de dados de scRNA-seq para investigar variações dinâmicas do uso de APA em diferentes tipos de células mononucleares da medula óssea de uma grande coleção de amostras contendo tanto controles saudáveis quanto pacientes com LMA. Eles descobriram que, em comparação com indivíduos saudáveis, os pacientes com LMA parecem ter menor diversidade de APA entre oito tipos diferentes de células. Eles revelaram ainda um extenso envolvimento da regulação da APA na eritropoiese durante a progressão da leucemia em nível de célula única. Ao analisar 515 conjuntos de dados scRNA-seq extraídos de 11 pacientes com câncer de mama, Kim et al. relataram que a APA específica do tipo celular pode ser identificada em nível de célula única com base na variação do comprimento 3′-UTR em combinação com o nível de expressão gênica e padrões de APA. Além disso, demonstraram que as assinaturas APA imuno-específicas no cancro da mama podem potencialmente ser utilizadas como um marcador prognóstico para cancros mamários em fase inicial .

APA e emendas alternativas: Embora existam diferenças significativas entre APA e emendas alternativas (AS), tanto APA como AS podem gerar várias isoformas, interagindo mesmo um com o outro durante o processo pré-MRNA. Além disso, enquanto a APA tem quatro isoformas típicas, o AS tem seis (Fig. 2). Várias análises profundas de dados transcriptômicos de vários tecidos humanos e linhas celulares revelaram uma forte correlação entre a APA e o AS . Se o pA está dentro do exon terminal, o APA pode agir como um tipo especial de AS, chamado CR-APA, que não pode possuir um códon de parada na estrutura ou 3′-UTR e é provável que seja degradado rapidamente através do processo de decaimento do mRNA mediado por código sem parar (Fig. 1b) . Shen et al. relataram que a APA e o fator de emenda SRSF3 trabalharam em conjunto para modular o processo de envelhecimento celular . Enquanto a APA pode desempenhar um papel em alguns fatores de emenda mediados pelo AS, fatores de emenda também podem trabalhar com elementos APA para ajudar neste processo. Por exemplo, U2AF2 e RBPs são capazes de interagir e recrutar CFI para facilitar a 3′ formação de-terminus perto dos trajetos de polipirimiidina . Além disso, o complexo CPSF pode interagir com o fator de emenda TFIID (fator de transcrição II D) na regulação da RNA polimerase II . Observa-se também que a U1 snRNP (pequena ribonucleoproteína nuclear) pode funcionar dentro dos introns, suprimindo a clivagem prematura e a poliadenilação. A depleção U1 também leva à ativação de sinais de poli(A) intron e causa APA em todo o genoma .

AS e APA também competem entre si enquanto em CR-APA. Por exemplo, a ablação do fator de emenda 3B subunidade1 (um componente do U2 snRNP, também chamado SF3b1) pode ativar a PAS do intron. O U1 snRNP também pode influenciar independentemente as atividades de emenda APA. Como o U1 snRNP pode se ligar à região terminal da transcrição 5′ e bloquear o reconhecimento do fator de clivagem potencial, o knockdown U1 snRNP aumenta a utilização dos locais do pA dentro dos introns próximos a essa área de transcrição . Entretanto, Movassat et al. demonstraram que a associação entre APA e AS é limitada aos introns terminais . Eles também demonstraram que o knockdown CstF64 pode influenciar indiretamente o AS do hnRNP A2/B1, mas não o APA, em células HeLa .

Como o APA regula o ciclo celular

Existem muitos genes, incluindo TP53, CDC6 (ciclo de divisão celular 6), CyclinD1 (CCND1), e CDK (quinase dependente da ciclina), estão associados com pontos de verificação do ciclo celular e regulam a progressão do ciclo celular. Como o pré-mRNA geralmente tem mais de um local pA, os produtos genéticos relevantes do ciclo celular são modulados pelo mecanismo APA e geram vários isômeros. 3′-UTR encurtamento do CDC6, um regulador importante da replicação do DNA, está ligado a níveis mais elevados de proteína CDC6 e aumento da entrada da fase S nas células cancerosas da mama . A ciclina D1, que desempenha um papel crítico na promoção da transição de fase G1-S em muitos tipos de células, está sujeita à regulação APA através dos mecanismos UTR-APA e CR-APA . Além disso, Xiang et al. examinaram os principais 10% de todos os 20.532 genes associados a eventos APA e observaram que a maioria desses genes participa de atividades relacionadas à estrutura da cromatina, sugerindo uma relação entre o processamento da APA e a modificação da estrutura da cromatina . Mitra et al. descobriram que a APA atua como uma ligação entre o ciclo celular e a migração dos tecidos através da análise de feridas de excisão cutânea de camundongos . Eles demonstraram que células proliferantes adjacentes a feridas expressam níveis mais altos de fatores APA do que fibroblastos quiescentes na pele não enrolada. O PIGN, que regula o ciclo celular através da interação com as proteínas do ponto de verificação do conjunto do fuso, é encontrado em seus sites 3′-UTR (Fig. 3) .

Fig. 3
figure3

Track of PIGN by Grch37/hg19. A localização do PIGN no cromossoma18(q21.33) tem três transcrições. Existem 6 pAs no banco de dados do poliA

Como o APA interage com o miRNA na modulação pós-transcrição

Mais de 50% dos locais alvo de microRNAs (miRNAs) conservados residindo a jusante de pAs proximais em genes de mamíferos. Como resultado, o UTR-APA desempenha um papel fundamental na regulação da interação entre transcrições e miRNAs. A APA é recentemente identificada como um mecanismo generalizado que controla a estabilidade e expressão dos genes. Os sítios alvo do miRNA estão na sua maioria localizados em 3′-UTR . As transcrições com menor comprimento 3′-UTR são normalmente mais estáveis devido à perda de locais de alvo para os miRNAs. Foi previamente demonstrado que o APA é um mecanismo regulador crucial em vários tipos de câncer, como o tumor glioblastoma, carcinoma hepatocelular, câncer de próstata e câncer de mama . Entretanto, Gruber et al. relataram que 3′-UTR encurtamento tem apenas um impacto limitado na proliferação de murinos e linfócitos T humanos. Também mostrou que nem todos os eventos de APA estão relacionados a níveis mais altos de proteína . Vários estudos relataram que os efeitos da APA na estabilidade do mRNA e na carga do ribossomo são marginais, dependendo da expressão do miRNA específico do tipo celular e da disponibilidade de proteínas de ligação ao RNA . Um exemplo típico é a regulação da expressão do gene PAX3. PAX3 é um grande regulador de diferenciação miogênica, cuja transcrição tem um site alvo miR-206 no site 3′-UTR. No entanto, isoformas PAX3 mostram padrões de diferenciação de variantes em diferentes tipos de músculos .

APA também pode modular alvos miRNA que estão localizados em introns. O gene ZFR é alvo pelo seu miRNA intrônico (miR-579) na linha de células U87. Hinske et al. também relataram que o sinal APA desempenha um papel no fornecimento de feedback negativo do miRNA ao gene ZFP .

APA afeta a expressão gênica não apenas encurtando o 3′-UTR para remover os locais de alvo miRNA, mas também através de outros mecanismos moleculares. Masamha et al. relataram que CFIm25 e miR-23 foram independentes na supressão da expressão de uma das isoformas da glutaminase 3′-UTRs . Portanto, embora o mRNA escape da supressão do miRNA via encurtamento 3′-UTR para remover o sítio alvo do miRNA (um mecanismo APA canônico), outros mecanismos de interação APA e miRNA também coexistem.

Prospects

APA é relativamente um novo campo de pesquisa biomédica. Embora tenhamos alcançado algumas conquistas marcantes na pesquisa da APA nos últimos anos, ainda há muito a ser elucidado (Fig. 4). Os estudos da APA têm se concentrado nas ações diretas de vários fatores de trans-ação nos últimos anos. Espera-se que futuras investigações se concentrem na regulação do sinal desses fatores trans-atuantes a nível molecular e celular. Sabe-se que a APA desempenha papéis cruciais na edição de pré-mRNAs e na determinação da especificidade e estabilidade das isoformas de mRNA subseqüentes. A APA participa na modulação da resposta imunológica antivirais inata, regulando o início e prognóstico do câncer e desenvolvendo a resistência aos medicamentos. Entretanto, a APA comporta-se de forma diferente em cada gene, tipo celular, tipo de tecido e até doença. Compreender a APA e seus mecanismos regulatórios abrangentes em doenças humanas abrirá um novo espaço para a busca de medicina de precisão e medicina personalizada.

Fig. 4
figure4

APA Impactos a nível molecular, celular e clínico. a APA pode afetar as funções celulares através de vários mecanismos moleculares;b&c A APA tem relação com muitos tipos de doenças e o diagnóstico, prognóstico e tratamento de doenças

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