El perfilado de la estructura secundaria de ARN en todo el genoma in vivo revela nuevas características reguladoras

Área de la Ciencia:

• Biología Molecular Biología Molecular
• La genómica es la genómica.
• La bioinformática es la bioinformática.

Sus antecedentes:

• La estructura del ARN juega un papel crucial en la regulación de la expresión génica, incluida la traducción, la poliadenilación y el empalme.
• Los limitados datos estructurales de ARN in vivo de todo el genoma dificultan la comprensión de las funciones reguladoras del ARN en las células vivas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y aplicar un método de alto rendimiento para el mapeo de la estructura del ARN in vivo de todo el genoma.
• Para generar el primer mapa de la estructura del ARN de resolución de nucleótidos in vivo para Arabidopsis thaliana.
• Investigar la relación entre la estructura del ARN y la expresión génica, incluida la eficiencia de la traducción, la poliadenilación alternativa, el empalme y las respuestas al estrés.

Principales métodos:

• Desarrollo de structure-seq, un método de alto rendimiento que utiliza la metilación del sulfato de dimetilo (DMS) para sondear la estructura del ARN in vivo.
• Secuenciación de próxima generación para identificar bases metiladas (adeninas y citosinas).
• Aplicación a las plántulas de Arabidopsis thaliana para generar un mapa de la estructura del ARN de todo el genoma.

Principales resultados:

• Generó el primer mapa de estructura de ARN in vivo de todo el genoma en resolución de nucleótidos para cualquier organismo, que abarca más de 10.000 transcripciones.
• Se identificó una repetición periódica de tres nucleótidos en regiones codificantes y una región menos estructurada aguas arriba de los codones iniciales, correlacionada con la eficiencia de la traducción.
• Se observaron patrones estructurales distintos en sitios alternativos de poliadenilación y sitios de empalme 5 ', vinculados a eventos de poliadenilación y empalme.
• Se encontró que las estructuras de ARN in vivo de los ARNm de respuesta al estrés son mal predichas en silico y exhiben características (un solo hilo, bucles más largos, mayor energía libre) que potencialmente permiten cambios conformacionales.

Conclusiones:

• Structure-seq proporciona una poderosa herramienta para interrogar el estructuroma de ARN y sus funciones biológicas en una escala de todo el genoma.
• La estructura de ARN in vivo influye significativamente en los procesos clave de expresión génica y las respuestas celulares, particularmente las respuestas al estrés.
• El método es ampliamente aplicable en diferentes organismos para el estudio de la estructura y función del ARN.