Les instruccions genètiques per al creixement, auto-manteniment i reproducció dels organismes estan codificades en els seus genomes. Sota determinades condicions, els gens s'activen per a produir una sèrie de molècules d'ARN que, un cop processades, representen diferents versions d'aquest gen (isoformes d'ARN), i que potencialment s'usaran com a motlle per a sintetitzar proteïnes. A causa de la seva importància biològica, es considera que els esdeveniments de processament d'ARN exerceixen un paper important en l'evolució de diferents espècies. No obstant això, el coneixement sobre el seu impacte en l'evolució recent de la nostra espècie és molt limitat.

Un projecte liderat per David de Juan, Tomàs Marquès-Bonet, investigadors de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE), un centre mixt de la Universitat Pompeu Fabra (UPF) i el Consell Superior de Recerques Científiques (CSIC) i Guojie Zhang (BGI Shenzhen), recentment publicat a la revista Genome Research, ha abordat l'anàlisi de l'evolució de la diversitat de l'ARN en humans i les espècies més pròximes a la nostra. Els científics es van centrar en la caracterització molecular de línies cel·lulars linfoblastoides de múltiples primats (humans, ximpanzés, goril·les, orangutans i macacos Rhesus), les quals representen un sistema model adequat per a l'estudi comparatiu -sota condicions experimentals controlades- de les seves arquitectures de regulació genòmica.

Els autors han generat el major catàleg d’isoformes en primats fins ara, revelant milers de noves isoformes produïdes per gens ben caracteritzats, però també per gens nous

Van emprar una tecnologia de seqüenciació d'avantguarda que captura isoformes d'ARN amb resolució d'una única molècula, mentre que els mètodes anteriors només seqüencien petits fragments d'ARN que s'utilitzen per tal de tractar de reconstruir la molècula d'origen. “Les anomenades tecnologies de seqüenciació de lectura llarga permeten prescindir de la inferència computacional d‘isoformes, un procés molt propens a errors. D'aquesta manera, les isoformes poden comparar-se directament entre espècies per a saber si són compartides o exclusives d'un determinat llinatge”, diu Luis Ferrández-Peral, autor principal de l'article.

En aquest treball, els autors han generat el major catàleg d’isoformes en primats fins ara, revelant milers de noves isoformes produïdes per gens ben caracteritzats, però també per gens nous. “Al voltant de la meitat d'aquestes isoformes d'ARN no són presents en les bases de dades públiques, cosa que significa que els repositoris de referència en recerca genòmica no contemplen una fracció significativa de productes gènics”, afegeix Tomàs Marquès-Bonet.

Les seves anàlisis comparatives van revelar una considerable similitud en la diversitat d’isoformes d'ARN entre primats, amb només alguns productes d'ARN específics de cada espècie. Aquestes innovacions evolutives estan implicades principalment en el sistema immunitari innat i en els processos d'inflamació ”Aquests canvis evolutius generalment preserven la funció de la proteïna, representant ajustos subtils en la regulació dels gens. Amb aquest estudi, hem establert les bases per a futures recerques sobre el paper de l'evolució del transcriptoma en els processos de resposta immune, proliferació i diferenciació cel·lular en el llinatge dels primats”, afirma David de Juan.

Article de referència:
Ferrández-Peral et al. Transcriptome innovations in primates revealed by single-molecule long-read sequencing. Genome Research, August 2022.  DOI: 10.1101/gr.276395.121