Bases moleculares de la biogénesis de microARNs en plantas

Los microARNs (miARN) son ARN pequeños de ~20-22nt, de codificación endógena, que regulan múltiples rutas biológicas a través de la modulación de la expresión génica. En plantas controlan el desarrollo, la señalización hormonal y la respuesta al estrés. En humanos, se considera que el 60% de los genes están regulados por miARNs. Los miARNs reconocen a sus genes blancos por complementariedad de bases, y los guían a su degradación o inactivación traduccional. La especificidad de la interacción miARN-ARN mensajero (ARNm) ha permitido el diseño de miARNs artificiales para silenciar genes de interés. Los miARNs son procesados a partir de largos precursores con extensa estructura secundaria. Estos precursores son cortados por ribonucleasas del tipo III, como DICER LIKE1 (DCL1) en plantas. DCL1 realiza al menos dos cortes sobre el ARN doble hebra (ARNdh) y libera al miARN maduro, de ~21nt, junto a la hebra complementaria del mismo, denominada miARN*. DCL1 es asistida por otras proteínas, como la proteína de unión a ARN doble hebra, HYPONATIC LEAVES1 (HYL1) y la proteína de dedos de zinc SERRATE (SE). Tanto en plantas como en animales el precursor del miARN contiene pistas espaciales que determinan la posición del miARN a lo largo de su secuencia. Mientras que los precursores de animales presentan un tamaño uniforme, los precursores de plantas representan una colección de tamaños y formas variables que pueden ser procesados mediante cuatro mecanismos diferentes. La biogénesis de los miARNs es un proceso clave porque determina la secuencia exacta de nucleótidos del ARN pequeño funcional y por ende los genes regulados por él. Para responder a este interrogante desde un punto de vista genómico hemos desarrollado una técnica denominada SPARE (del inglés, “Specific Parallel Amplification of RNA Ends) que permite analizar los intermediarios de procesamiento de todos los precursores de Arabidopsis thaliana. Los resultados obtenidos mediante la técnica de SPARE en conjunto con mutagénesis dirigida de los precursores de miR171, miR156/miR157 y mIR319 nos ha permitido caracterizar mecanismos de procesamiento exclusivos de plantas que implican el reconocimiento de la porción apical del precursor y la actividad de corte sucesiva de DCL1. A su vez el análisis global del procesamiento de miARN, nos llevó a proponer que la biogénesis de miARNs en plantas depende de la dirección de procesamiento del precursor, el número de cortes necesarios para liberar el miARN maduro y el determinante estructural que es reconocido para ubicar la posición del primer corte.