MicroRNAs no desenvolvimento e doenças renais Ⅰ

Introdução

MicroRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs não codificantes endógenos que geralmente têm de 19 a 22 nucleotídeos de comprimento. O genoma humano contém 1.917 precursores em gancho anotados e 2.654 miRNAs maduros (1), que regulam mais de 60% dos genes codificadores de proteínas humanas (2). Os miRNAs regulam a expressão gênica no nível pós-transcricional, através da repressão translacional e da desestabilização do mRNA (3–5). Desde a descoberta da função do primeiro miRNA identificado, que demonstrou regular as decisões da linhagem celular no nematóide Caenorhabditis elegans, em 1993 (6, 7), foi demonstrado que os miRNAs modulam diversos processos biológicos, incluindomorfogênese renal. Desregulação da expressão de miRNAinterrompe o desenvolvimento inicial dos rinse tem sido implicado na patogênese do desenvolvimentodoenças renais. Nesta revisão, resumimos o conhecimento atual sobre a biogênese, função e direcionamento do miRNA. Em seguida, nos concentramos no papel dos miRNAs na morfogênese renal edoenças renais do desenvolvimento, Incluindoanomalias congênitasdorim e trato urinário(CAKUT) eTumor de Wilms. Outras áreas interessantes de pesquisa, incluindo o papel dos miR NAs em uma variedade de outras doenças renais, como lesão renal aguda (8–10), doença renal policística (11) e transplante renal (10), foram extensivamente abordadas em outros comentários recentes. Finalmente, concluímos discutindo a utilidade dos miRNAs como biomarcadores e agentes terapêuticos potencialmente novos.

QUANTO TEMPO DEMORA PARA O CISTANCHE FUNCIONAR PARA PACIENTES COM DOENÇAS RENAIS?

Biogênese e função do miRNA

A biogênese dos miRNAs começa no núcleo, onde a RNA polimerase II transcreve genes que codificam miRNA em transcritos em gancho capeados e poliadenilados, denominados miRNAs primários ou pri-miRNAs (Figura 1) (12, 13). Dependendo de sua localização genômica, os genes que codificam miRNA podem ser classificados como intragênicos (localizados dentro dos íntrons dos genes hospedeiros; ref. 14) ou intergênicos (transcritos independentemente de um gene hospedeiro e tendo seus elementos reguladores transcricionais; ref. 15). Além disso, alguns miRNAs existem em clusters e são transcritos como transcritos policistrônicos (16).

Após a transcrição, o pri-miRNA é clivado pela enzima semelhante à ribonuclease III DROSHA juntamente com a subunidade do complexo microprocessador DGRC8 em uma estrutura em grampo de nucleotídeo 70-, chamada de pré-miRNA (17–20). A proteína nuclear de ligação exportina 5/GTP RAN exporta os pré-miRNAs para o citoplasma (21, 22), onde o pré-miRNA sofre clivagem de sua alça terminal pela RNase III DICER e TRBP (ou TARBP2) para produzir um { {14}}duplex de miRNA de nucleotídeo que consiste em fitas guia e passageiras (miRNA:miRNA*, respectivamente). Na próxima etapa, o duplex de miRNA é carregado em uma proteína argonauta (AGO) para formar o RISC (23). Após a seleção e desenrolamento da fita, a fita passageira é liberada e degradada (24), enquanto a fita guia permanece no RISC e impulsiona o reconhecimento do mRNA alvo através do emparelhamento de bases Watson-Crick.

Figura 1. Biogênese de miRNAs. Os genes que codificam miRNA são transcritos pela RNA polimerase II em um miRNA primário (pri-miRNA). Em seguida, um complexo formado pela proteína de ligação ao RNA DGRC8 e pela enzima RNase III Drosha cliva o pri-miRNA, gerando o miRNA precursor (pré-miRNA), que é exportado para o citoplasma através da exportina 5. Uma vez no citoplasma, o Dicer O complexo /TRBP cliva o pré-miRNA, liberando o miRNA maduro. Finalmente, o miRNA maduro é carregado no RISC, conduzindo o reconhecimento do mRNA alvo através do emparelhamento de bases Watson-Crick, culminando no silenciamento do gene através da repressão translacional ou degradação do mRNA. DGRC8, região crítica 8 da síndrome de DiGeorge; RISC, complexo silenciador induzido por RNA; TRBP, proteína de ligação ao RNA TAR. Criado com BioRender.com.

A maioria dos estudos mostra que o domínio na extremidade 5 'dos ​​miRNAs (denominado sequência semente, que se estende das posições nucleotídicas 2 a 7) interage com uma região específica na região 3' não traduzida (3'UTR) de seus mRNAs alvo para induzir repressão translacional e/ou morte e decaimento do mRNA (3–5). No entanto, os locais de ligação ao miRNA também foram identificados em outras regiões, incluindo a 5′UTR (25, 26), sequências de codificação (27) e promotores de genes (28–30). Embora os miRNAs estejam principalmente associados à repressão genética, a regulação positiva pós-transcricional pelos miRNAs também pode ocorrer sob certas circunstâncias (28, 31–33).

Existem várias características únicas associadas à regulação genética mediada por miRNA (34, 35). Primeiro, um único miRNA pode atingir e reprimir centenas de mRNAs, embora normalmente em um grau relativamente leve para cada alvo. Assim, acredita-se que os miRNAs funcionem para ajustar a expressão gênica. No entanto, como cada mRNA pode abranger múltiplos locais de ligação para os mesmos ou diferentes miRNAs, o efeito combinado resultante é mais potente (36–38). Além disso, múltiplos componentes dentro de uma determinada via de sinalização podem ser modulados por miRNAs individuais ou clusters de miRNA (39, 40). Em segundo lugar, a repressão mediada por miRNA ocorre de forma relativamente rápida, uma vez que os miRNAs bloqueiam a síntese proteica ao nível do ribossomo (41). Terceiro, os miRNAs podem ser concentrados em compartimentos subcelulares específicos para regular a tradução de proteínas específicas do local (42, 43). Finalmente, um pequeno subconjunto de miRNAs domina o conjunto total de miRNAs em vários tipos de células, sugerindo que estes podem funcionar como miRNAs mestres (44). De acordo com esta ideia, alguns dos miRNAs mais abundantes parecem compreender a maior parte da regulação pós-transcricional mediada por proteínas AGO em muitos tipos de células (44, 45). Por exemplo, em uma linha celular de rim embrionário humano imortalizada (HEK293T), os miRNAs que foram expressos abaixo de 100-1000 leituras por milhão não demonstraram atividade supressiva usando uma biblioteca de sensores de miRNA de alto rendimento (45).

A biogênese dos miRNAs está sob rígido controle espacial e temporal para garantir a expressão apropriada do miRNA em resposta a vários sinais celulares. A regulação da biogênese do miRNA ocorre em vários níveis, incluindo ligação do fator de transcrição a intensificadores e/ou promotores de genes de miRNA, processamento DROSHA de pri-miRNAs, processamento DICER de pré-miRNAs, metilação de RNA, edição de precursores de miRNA, adenilação, uridilação, Decaimento do RNA e muitos outros mecanismos. Para uma revisão aprofundada, consulte Ha e Kim (46). Recentemente, os superintensificadores também surgiram como uma nova classe de elementos reguladores que controlam a biogênese do miRNA, melhorando tanto a transcrição quanto o processamento de pri-miRNA mediado por DROSHA/DGCR8-. Em combinação com uma ampla assinatura H3K4me3, a atividade superintensificadora molda padrões e funções de expressão de miRNA específicos de tecidos (47).