Respuesta corta:
Funcionalmente, sí. Los dos sistemas son sorprendentemente similares a gran escala.
Evolutivamente, tal vez no. Los dos sistemas no son homólogos, y de hecho, pueden ser ejemplos principales de la evolución convergente.
Respuesta larga:
Los eucariotas usan microARN (miARN) y ARN cortos de interferencia (ARNip) como “guías” moleculares para a) defensa contra virus yb) regulación génica (interferencia de ARN). Todo el proceso es iniciado por una enzima llamada dicer, que corta una forma precursora del mi / siRNA para formar el complejo de silenciamiento inducido por RNA (complejo RISC). El complejo RISC es responsable de inhibir los ARNm diana para inhibir la expresión de proteínas en una escala estadística.
Los procariotas utilizan el sistema CRISPR / Cas9 para defenderse de los virus (hasta donde sabemos, de todos modos). Un gen CRISPR bacteriano consiste en múltiples fragmentos repetidos en medio de los cuales se encuentran secuencias homólogas a los bacteriófagos. Estas secuencias están codificadas en ARN de CRISPR, que guían la endonucleasa Cas al ADN diana.
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Los dos mecanismos son similares por razones funcionales obvias:
- Ambos sistemas atacan el ADN de una manera específica de secuencia y dirigida a la secuencia.
- Ambos sistemas usan ARN para guiar un complejo proteico.
- Estos ARN se derivan de ARN precursores más largos.
- Las secuencias diana se adaptan dinámicamente y se almacenan en el genoma para permitir la heredabilidad.
Pero hay diferencias notables en la homología:
- Las proteínas usadas son absolutamente diferentes. Los eucariotas comienzan con el dicer tal como se explicó anteriormente, y eventualmente utilizan un complejo sistema de ARN de proteínas llamado RISC para silenciar genes. Los procariotas usan una endonucleasa simple. Cas y RISC / dicer no comparten similitudes genéticas.
- mi / siRNAs provienen de precursores de ARN bicatenario , mientras que el ARN CRISPR se deriva de un ARN monocatenario .
- El ARNi se dirige a otros ARN, que el sistema CRISPR / Cas se dirige al ADN. (Tenga en cuenta que ha habido algunos estudios que muestran la orientación in vitro del ARN utilizando el sistema CRISPR).
- El sistema de ARNi desempeña un papel muy importante en la regulación de genes. El sistema CRISPR / Cas, sin embargo, no tiene otro papel identificado que la defensa bacteriana.
- Por último, las secuencias diana en el ARN CRISPR deben codificarse primero por el genoma bacteriano. Por otro lado, el ARN precursor en ARNi puede derivarse directamente de ácidos nucleicos invasores.
Entonces, ¿qué tan similares son los procesos en una escala evolutiva? ¿Un mecanismo condujo al otro? ¿Compartieron los dos mecanismos un “antepasado común”?
No lo sabemos Pero parece poco probable. Tal vez los libros de texto ahora pueden agregar otro ejemplo al capítulo de evolución convergente.
Fuente principal: Marraffini, LA, y Sontheimer, EJ (2010). Interferencia CRISPR: inmunidad adaptativa dirigida por ARN en bacterias y arqueas. Nature Reviews Genetics , 11 (3), 181-190.
