Nuevas ideas sobre la modificación m6Am en el mRNA

Los nucleótidos modificados juegan un papel crucial en la función del mRNA, la molécula que lleva la información genética para hacer proteínas en las células. Uno de los nucleótidos modificados más comunes en el mRNA se llama m6Am (N6,2’-O-dimetiladenosina). Esta modificación especial se encuentra al principio del mRNA, conocido como el nucleótido de inicio de transcripción (TSN). El TSN corresponde a una posición en el ADN donde comienza la transcripción.

Cuando se transcribe un gen en mRNA, el TSN generalmente recibe una modificación llamada modificación 2’-O-metilo. Esta alteración es añadida por una enzima conocida como CMTR1. Si el TSN es una adenosina, se puede producir una modificación adicional cuando otra enzima llamada PCIF1 añade un grupo metilo, resultando en m6Am.

Las investigaciones han demostrado que m6Am es importante para el funcionamiento de las células. Por ejemplo, las células normales no parecen crecer más lento cuando les falta PCIF1. Sin embargo, bajo estrés oxidativo, la falta de PCIF1 puede obstaculizar el crecimiento celular. En las células cancerosas, especialmente durante ciertos tratamientos, la ausencia de PCIF1 puede llevar a tasas más altas de muerte celular. Además, cuando ocurren infecciones virales, la reducción de PCIF1 puede aumentar la replicación del VIH y afectar otros virus.

Dada la importancia de m6Am, los científicos han tratado de identificar y estudiar los mRNAs que contienen esta modificación. Estudios iniciales indicaron que los mRNAs pueden existir en forma de m6Am o en una forma no modificada llamada Am (2’-O-metiladenosina), siendo Am la más común. Para identificar genes modificados por m6Am, se han desarrollado varios métodos a lo largo de los años. Sin embargo, a pesar de numerosos estudios que mapean estas modificaciones a través de varios transcritos, el impacto preciso de m6Am en el mRNA sigue sin estar claro.

#El Desafío de Entender m6Am

Uno de los principales desafíos para entender m6Am se relaciona con cómo se han caracterizado los genes. Estudios anteriores de mapeo trataron a m6Am como si funcionara como otros nucleótidos modificados ubicados dentro del mRNA. Sin embargo, m6Am, al estar al principio del transcrito, está influenciado por las diferentes formas en que un gen puede expresarse, lo que lleva a diversas isoformas de transcrito que comienzan en diferentes puntos. Esto significa que muchos genes no tienen un solo nucleótido de inicio, lo que complica asignar un estado de modificación específico basado en estudios anteriores.

Además, estos estudios categorizaron cada gen como si tuviera m6Am o no. Esta clasificación binaria no toma en cuenta la posibilidad de que algunos transcritos puedan tener niveles variados de m6Am, con algunos conteniendo m6Am mientras que otros contienen Am. Esta falta de matiz puede llevar a conclusiones incorrectas sobre el papel de m6Am.

También vale la pena señalar que m6Am es prevalente en pequeños ARN nucleares (snRNAs), que están involucrados en el proceso de empalme. Inicialmente, se pensaba que la mayoría de los snRNAs comenzaban con Am. Sin embargo, estudios posteriores revelaron que una cantidad significativa de estos snRNAs también contiene m6Am, que luego es desmetilado a Am por otra enzima llamada FTO.

#CROWN-seq: Un Nuevo Método para Mapear m6Am

Para entender mejor la distribución y el impacto de m6Am, los investigadores desarrollaron un nuevo método conocido como CROWN-seq. Esta técnica permite a los científicos mapear con precisión los TSNs de todas las isoformas de transcrito 5' y cuantificar los niveles de m6Am presentes en esos sitios.

CROWN-seq es único porque enriquece las señales de los TSNs al analizar selectivamente los extremos del mRNA. Durante CROWN-seq, un tratamiento químico convierte Am en una forma diferente, permitiendo a los investigadores determinar si el TSN está modificado como m6Am o permanece como Am. Esto se hace separando los transcritos con cap m7G y cuantificando los niveles de m6Am presentes en cada sitio de inicio a través de varios tipos de células.

Los hallazgos de CROWN-seq han revelado una cantidad significativa de diversidad de TSN entre los genes, mostrando que muchos genes no pueden ser caracterizados con precisión por un único nucleótido de inicio de transcripción. La investigación mostró que casi todas las isoformas de transcrito iniciadas con A tienen alta estequiometría de m6Am, lo que significa que m6Am es la forma predominante al inicio de las transcripciones en estos casos.

#Hallazgos sobre la Distribución y Niveles de m6Am

El método CROWN-seq identificó un total de 219,195 TSNs, de los cuales 92,278 fueron identificados como A-TSNs en múltiples líneas celulares humanas. Este mapeo extenso indica la alta prevalencia de m6Am en el mRNA, contrastando con suposiciones anteriores basadas en métodos menos precisos.

Los datos sugieren que m6Am está asociado en gran medida con niveles más altos de expresión génica, con transcritos que inician con m6Am apareciendo más frecuentemente de lo que se había reconocido anteriormente. Los efectos de los niveles variables de m6Am fueron notablemente diferentes en varios mecanismos de transcripción. Específicamente, ciertos motivos en las regiones promotoras de los genes se correlacionaron con los niveles de m6Am, sugiriendo que la presencia de m6Am podría mejorar la transcripción.

#La Relación entre m6Am y la Transcripción

Una de las revelaciones intrigantes de la investigación es la conexión directa entre m6Am y la actividad transcripcional. Una mayor estequiometría de m6Am en los transcritos estuvo generalmente vinculada a niveles aumentados de expresión génica. Esta relación plantea preguntas sobre si m6Am actúa como un factor estabilizador en los mRNAs o si tiene un papel distinto en el proceso de inicio de la transcripción.

El estudio encontró que los A-TSNs con niveles más altos de m6Am experimentaron una disminución significativa en la expresión cuando se eliminó la enzima PCIF1. En contraste, los A-TSNs con niveles más bajos de m6Am mostraron cambios mínimos en la expresión. Esto sugiere una posible dependencia de m6Am para los mecanismos de transcripción que involucran motivos específicos del promotor.

#Observaciones en Diferentes Tipos de Células

Los investigadores también evaluaron la estequiometría de m6Am en nueve líneas celulares diferentes, observando niveles altos en general. Si bien la expresión de PCIF1 se correlacionó con los niveles de m6Am hasta cierto punto, incluso líneas celulares con baja expresión de PCIF1 aún mostraron alta estequiometría de m6Am. Esta observación indica que factores distintos a PCIF1 podrían contribuir a la regulación de m6Am en el mRNA.

Además de los mRNAs, CROWN-seq también cuantificó los niveles de m6Am en snRNA y snoRNA. Curiosamente, los hallazgos mostraron que los snRNAs tenían un perfil diferente de modificaciones de m6Am, con niveles generalmente más bajos y más variabilidad entre diferentes líneas celulares en comparación con el mRNA.

#El Papel de FTO en la Regulación de m6Am

Los hallazgos destacan el papel de FTO, una enzima que desmetila m6Am, en el control de los niveles de m6Am en snRNAs y snoRNAs. La investigación indicó que la expresión de FTO se correlacionó negativamente con los niveles de m6Am, lo que significa que niveles más altos de FTO llevaron a niveles más bajos de m6Am. Cuando se eliminó FTO, los niveles de m6Am en los snRNAs aumentaron significativamente, demostrando que FTO es un regulador importante.

Si bien FTO juega un papel crítico en snRNA, su efecto sobre m6Am en mRNA fue mínimo, sugiriendo que m6Am podría ser regulado por diferentes mecanismos en estos dos tipos de RNA.

#Conclusión: Una Nueva Perspectiva sobre m6Am en el mRNA

La introducción de CROWN-seq ha proporcionado una visión más clara del paisaje de m6Am en el mRNA. Los estudios anteriores se basaron en gran medida en la idea de que los genes podrían ser representados por un solo TSN, lo que llevó a posibles inexactitudes en el mapeo de m6Am. CROWN-seq aborda estos problemas mapeando todos los sitios de inicio y midiendo los niveles de m6Am de manera cuantitativa.

La investigación subraya la importancia de m6Am en el inicio de la transcripción en lugar de en la estabilidad. La correlación de m6Am con un aumento en la abundancia de transcritos sugiere que podría cumplir roles reguladores específicos asociados con los mecanismos de transcripción guiados por la secuencia del promotor central.

De cara al futuro, se necesitan más estudios para explorar plenamente las funciones de m6Am y sus interacciones con varias rutas celulares, incluido cómo podría influir en la función de snRNA y snoRNA. La relación entre m6Am y el inicio de la transcripción podría tener profundas implicaciones para nuestra comprensión de la regulación y expresión génica en todas las células.