¿Tienen los elementos móviles un papel regulador en el genoma?

Conserved nonexonic elements (CNE) ¿Qué son y dónde se localizan?

Conjunto de secuencias altamente conservadas en el genoma humano Conjunto de secuencias altamente conservadas en el genoma humano. Distribución con respecto al elemento móvil progenitor.

Sólo partes específicas de los elementos móviles tienden a convertirse en elementos reguladores (exaptación).

Los elementos no exónicos conservados en el genoma se agrupan alrededor de genes del desarrollo y regiones reguladoras (Lowe and Bejerano). Se asignaron elementos exaptados al gen con el sitio de inicio transcripcional más cercano (si es que existiera) a una distancia de cómo mucho 1 Mb. El test estadístico consistió en comparar el reparto de elementos exaptados con una distribición uniforme sobre todas las bases en el genoma. Se calculó el P value en Gene Ontology para poder ver la fracción de bases del genoma asignadas a genes Se vio que las regiones exaptadas tendían a agruparse alrededor de genes individuales dentro de 1 Mb. Se hizo lo mismo pero con una distribución geométrica sobre los genes. Dieron unos valores significativos de P value las categorias de desarrollo y regulación de la actividad transcripcional, como también adhesión celular. Se realizó un tercer test hipergeométrico asignando los términos de Gene Ontology para el conjunto de los elementos móviles de las subfamilias boreoeutherian, resultando las mismas significancias dichas anteriormente.

Histograma comparativonde distribución de: a) distancias genómicas de las Secuencias no exónicas exaptadas al sitio de inicio transcripcional más cercano. b)Todas las secuencias de bases del genoma humano. c) repeticiones de las subfamilias pan-boreoeutherian (elementos móviles). Ej. ruta de la señalización de la reelina en el cerebro. L1 (LINESs) y MIRb (SINEs)

Exaptación de secuencias no exónicas (CNEs) provenientes de elementos móviles. Sólo podemos identificar el origen de las CNEs si tienen menos de 200 Millones de años, es decir desde la separación aves-mamíferos. Existen 180,954 CNEs que no se encuentran en el genoma de gallina, y de esas 9,903 no tienen un origen claro, sugiriéndonos que al menos un 5.5 % nacieron de elementos móviles en esta separación. A veces es complicado estimar el origen de elementos que han estado bajo selección purificadora durante la evolución de los primates. Se cree que desde la especialización de los Galagos (el antecesor de los primates) un conjunto de 2,650 CNEs han sido exaptadas bajo selección purificadora de elementos móviles en el genoma humano. Estos elementos móviles pueden influir en la expresión de genes cercanos en forma de elementos distales reguladores cis exaptados (McClintock.). La dispersión de secuencias repetitivas con un potencial fuerte de exaptación en todo el genoma podría proporcionar una “batería” para la regulación de genes o crear nuevas rutas, especialmente en el contexto del desarrollo. Ej. LF-SINE en la señalización de la reelina

Número de nuevas inserciones de elementos transponibles y su efecto en la expresión genética en roedores (Pereira and Enard.)

Análisis de regresión múltiple Se realizó entre el número de nuevas inserciones de elementos transponibles de 3 tipos en 8 regiones frente a la divergencia en la expresión. 17 tejidos distintos de diferentes, en 2 microarrays diferentes De esta forma se ve cómo cambian los patrones de expresión a lo largo de los tejidos. Los gradientes fueron positivos en la regresión múltiple y no se encontraron evidencias significativas de que el número de nuevas TEs estuvieran relacionado con la divergencia en la expresión. Como pensó Liao and Zhang esta poca significancia podría deberse a la poca relación en los perfiles de expresión de los tejidos escogidos. Por eso, repitiendo el análisis y excluyendo 8 tejidos del cerebro, dado que se pensó que evolucionan más lentamente, se observó que la regresión múltiple tenía mayor significancia. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2629548/figure/pone-0004321-g001/

CONCLUSIONES La divergencia en la expresión entre roedores está íntimamente relacionada con el número de nuevas TEs integradas cerca de genes. Las inserciones de TE están involucradas en la evolución de la expresión de los genes de estas especies. Hay evidencias en la divergencia de la expresión entre ratones y humanos y el número de elementos Alu en el linaje de los primates. La divergencia en la expresión está correlacionada con el número de nuevas inserciones LTR y SINE (mayor efecto en el análisis de Pereira y Enard. De los TEs que se han visto involucrados en la regulación genética en mamíferos la mayoría son SINEs, un moderado número de LTRs y pocas LINEs y transposones de DNA (en contraste con la proporción de CNE derivados de TE, que en su mayoría son LINEs). Ej. LINE effect. Las recientes observaciones nos dicen que multitid de CNEs conservadas en el genoma tienen un gran parecido con los elementos transponibles, lo cual soporta la teoría de que TEs juegan un rol importante en la regulación de genes de dos formas diferentes. Por tanto, nuevas inserciones alteran significativamente los patrones de expresión genética y los TEs, por tanto, juegan un papel directo en la evolución de la expresión de genes.