El ARN circular es una estructura monocatenaria de bucle cerrado, que se encuentra especialmente en el sistema nervioso. El equipo de investigación de Zhuang utilizó análisis de big data para descubrir ARN circulares expresados de forma anormal en la corteza cerebral de pacientes con autismo y predijo sus vías reguladoras. Combinado con experimentos de biología molecular, se confirmó que el ARN circular adsorbe microARN específicos (miARN) como una esponja, lo que hace que pierda o reduzca su capacidad para regular genes de riesgo de autismo. La relación entre los ARN circulares, los microARN y la red reguladora de genes posteriores en el cerebro del autista no se ha discutido sistemáticamente en el pasado.
Sin embargo, la Academia Sínica dijo hoy que Zhuang, un investigador del Centro de Investigación del Genoma, utilizó análisis de big data para descubrir ARN circular expresado anormalmente en la corteza cerebral de pacientes con autismo y predijo sus vías reguladoras. Combinado con experimentos de biología molecular, se confirmó que el ARN circular adsorbe microARN específicos (miARN) como una esponja, lo que hace que pierda o reduzca su capacidad para regular genes de riesgo de autismo.
Detección de anomalías del circRNA en la corteza cerebral de 60 pacientes autistas. (Fuente: Academia Sínica)
Detección de 60 tipos de anomalías del ARN circular en la corteza cerebral de pacientes con autismo
La Academia Sínica afirmó que el equipo del laboratorio de neurociencia y análisis de big data liderado por Zhuang, se diseñó un proceso de análisis de big data a través del software de detección de ARN circular previamente desarrollado (NCLscan). A partir de más de 200 muestras de datos de secuencia de ARN, se descubrieron 60 ARN circulares con expresión anormal en la corteza cerebral de pacientes con autismo. El análisis del modelo estadístico muestra que estos 60 ARN circulares pueden distinguir eficazmente muestras con autismo y no autismo, por lo que se puede juzgar que estos ARN circulares deberían estar relacionados con la aparición de autismo. La Academia Sínica afirmó que el equipo predijo además las vías regulatorias posteriores de estos circRNA y construyó una red regulatoria interactiva entre 8170 circRNA, microRNA y RNA mensajeros. Luego, mediante un análisis de enriquecimiento genético, se descubrió que los genes diana posteriores regulados por estas redes se concentraban significativamente en genes conocidos de riesgo de autismo.
Red reguladora de ARN circular. (Fuente: Academia Sinica)
La red reguladora circular de ARN está altamente relacionada con los genes de riesgo de autismo.
El equipo del laboratorio de neurociencia y análisis de big data liderado por Zhuang diseñó el proceso de análisis de big data a través del software de detección de ARN circular (NCLscan) previamente desarrollado. A partir de los datos de RNA-seq de más de 200 muestras, se encontró que 60 ARN circulares se expresaban de manera anormal en la corteza cerebral de pacientes con autismo. El análisis del modelo estadístico muestra que estos 60 ARN circulares pueden distinguir eficazmente muestras con autismo y no autismo, por lo que se puede juzgar que estos ARN circulares deberían estar relacionados con la aparición de autismo.
Con este fin, el equipo predijo además las vías regulatorias posteriores de estos circRNA y construyó 8170 redes regulatorias interactivas entre circRNA, microRNA y mRNA. Luego, mediante un análisis de enriquecimiento genético, se descubrió que los genes diana posteriores regulados por estas redes se concentraban significativamente en genes conocidos de riesgo de autismo.
Zhuang dijo que este estudio no solo diseñó un proceso de análisis de big data para construir la relación de red regulatoria del ARN circular, sino que también lo verificó con experimentos de meristemo.
El equipo seleccionó un ARN circular (llamado circARID1A) cuya expresión aumenta significativamente en los cerebros de pacientes con autismo. Después de una verificación experimental en células nerviosas humanas, se descubrió que circARID1A efectivamente puede regular el microARN (miR-204-3p).
Experimentos con células relacionadas con los nervios humanos han demostrado que circARID1A puede efectivamente afectar a los genes de riesgo de autismo al regular miR-204-3p.
Zhuang explicó que este estudio no solo diseñó un proceso de análisis de big data para construir la relación de red regulatoria del ARN circular, sino que también lo combinó con experimentos de meristemas para su verificación. El equipo de investigación seleccionó un ARN circular (llamado circARID1A) cuya expresión aumenta significativamente en los cerebros de pacientes con autismo. Después de la verificación en experimentos con células nerviosas humanas, se descubrió que circARID1A puede afectar la expresión de varios genes de riesgo de autismo mediante la regulación del microARN (Mir-204-3P).
Experimentos con células relacionadas con los nervios humanos han demostrado que circARID1A puede afectar la expresión genética de genes de riesgo de autismo al regular miR-204-3p. (Fuente: Academia Sínica)