As Aplicações do MeRIP-Seq no Estudo dos Locais de Modificação dos Transcritos m6A

A modificação do RNA era considerada como as pequenas alterações químicas da estrutura do ácido nucleico no RNA (como rRNA, tRNA e snoRNA) durante a pós-síntese. Com o desenvolvimento das tecnologias de sequenciação e o conhecimento acumulado sobre a modificação do RNA, os investigadores descobriram que as modificações do RNA, que são reversíveis e dinâmicas modificações epigenéticassão ubíquos a nível transcriptómico. A modificação do RNA envolve todos os aspectos dos processos biológicos, incluindo, mas não se limitando a, decisões de diferenciação celular, decisões de sexo e resposta ao stress.

A modificação m6A (N6-Metiladenosina), uma modificação abundante em RNA (tanto mRNA como ncRNA) e DNA, é altamente conservada entre diferentes espécies. É amplamente estudada e foi confirmada em alguns vírus e na maioria dos eucariotos, incluindo mamíferos, insetos, plantas e leveduras. Estima-se conservadoramente que existem mais de 12.000 locais de modificação m6A em 7000 genes humanos, desempenhando um papel fundamental na regulação da expressão génica, em relação à pluripotência das células-tronco e ao reprogramação de células somáticas, determinação do sexo, stress induzido por danos no DNA devido à radiação UV, espermatogénese, homeostase das células T, neurogénese central e neuroelectricidade. Além disso, o m6A pode também estar envolvido na patogénese, e as ligações entre m6A e várias doenças têm sido indicadas em relatórios científicos.

Figura 1. A dinâmica do metiloma m6A (Hoernes 2016)

Juntamente com o sequenciamento de alto rendimento, sequenciação por imunoprecipitação de RNA metilado (MeRIP-Seq) concentra fragmentos de RNA hipermetilados com anticorpos N6-metiladenina e interpreta a distribuição de metilação, função e características relacionadas do m6A dentro do transcriptoma completo. Analisa as diferenças nos padrões de modificação de metilação de RNA entre diferentes células, tecidos e outras amostras, e ajuda a resolver problemas biológicos como diferenciação celular, desenvolvimento biológico, ocorrência e desenvolvimento de doenças, entre outros.

Figura 2. Diversas funções moleculares do m6A (Yang 2018)

Regulação da Expressão Génica

A interação entre m6A e ncRNA é um dos pontos de pesquisa mais quentes. Os ncRNAs mais estudados incluem microRNA (miRNA), lncRNA e circRNA. Por exemplo, a METTL3 atua regulando o reconhecimento de pri-miRNA;

A modificação m6A na estrutura do anel de haste do lncRNA MALAT1 está envolvida na regulação da síntese de pré-mRNA; a modificação m6A no circRNA está envolvida na codificação de proteínas; a modificação m6A relacionada ao ALKBH5 no lncRNA FOXM1-AS regula a proliferação de células cancerígenas…

Regulação da Função Biológica

Foi descoberto que o m6A desempenha um papel importante na determinação do género, na eliminação do mRNA materno, na espermatogénese, no desenvolvimento neural e em outras funções biológicas. Por exemplo, a modificação do mRNA e das histonas interagem para regular a auto-renovação e diferenciação das células estaminais neurais, o que pode levar ao desenvolvimento de terapias com células estaminais e terapias direcionadas a genes para doenças neurológicas.

Regulação da Replicação Viral

As modificações m6A são importantes no desenvolvimento de doenças, especialmente aquelas causadas por vírus patogénicos. As modificações m6A regulam a expressão de genes relacionados com vírus, afetando assim a replicação e a infecção viral. Para alguns vírus, o RNA viral é modificado por m6A em diferentes graus. E as modificações m6A desempenham papéis diferentes na patogénese para diferentes tipos de vírus. Portanto, estudar a função biológica do m6A em diferentes vírus é de grande importância para compreender o mecanismo patogénico dos vírus.

Anomalias e Doenças de Modificação

A alteração do nível de expressão de m6A está envolvida no processo patológico de muitas doenças. Os investigadores estudaram os alvos e os papéis regulatórios do m6A em vários tumores, e descobriram que o m6A afeta a proliferação, diferenciação, invasão e metástase. Por exemplo, o FTO demonstra efeitos antitumorais tanto na leucemia mieloide aguda (LMA) como em tumores cerebrais; o ALKBH5 desempenha um papel na promoção do crescimento tumoral no câncer de mama; o METTL3 e o METTL14 podem ser pró-tumorais na LMA ao regular a diferenciação mieloide.

Referências:

1. Yang Y; et al. Decoração dinâmica do m6A transcriptómico: escritores, apagadores, leitores e funções no metabolismo do RNA. Pesquisa Celular. 2018, 28(6): 616-24.
2. Hoernes T, Erlacher M. Traduzindo o epitranscriptoma. Wiley revisões interdisciplinares RNA. 2016, 8.