TTN-AS1 (TTN antisense RNA 1) és un gen d'ARN classificat com a ARN llarg no codificant (lncRNA). Està localitzat al braç llarg (q) del cromosoma 2, específicament a la posició 2q31.2. El gen TTN-AS1 està relacionat amb la proteïna titina (TTN), ja que es transcriu en sentit oposat al gen TTN, que és el responsable de codificar-la. Aquesta disposició en el genoma permet que TTN-AS1 tingui una funció reguladora sobre TTN.
El TTN-AS1 desregulat, és a dir, amb nivells o activitat anormals, té efectes prooncogènics en diversos tipus de càncer, promovent la iniciació de tumors, afavorint la proliferació de cèl·lules canceroses i estimulant l'angiogènesi. La sobreexpressió de TTN-AS1 es correlaciona amb una evolució desfavorable de diversos tipus de càncer, com ara el càncer de pulmó, el de mama o el de pàncrees.
Interacció de TTN amb TTN-AS1 esquerra|miniatura|256x256px|Font pròpia. Paper del TTN-AS1 en l'estabilització i traducció de l'ARNm del gen TTN per a la síntesi de la seva proteïna. El gen TTN codifica una proteïna essencial en les cèl·lules musculars, però per produir aquesta proteïna de manera eficient és crucial la intervenció de TTN-AS1. Aquest lncRNA, tot i no codificar cap proteïna, té un paper regulador clau en el procés.
Primer, el gen TTN es transcriu a ARNm dins del nucli de la cèl·lula, generant una molècula que transporta la informació genètica necessària per a la producció de la proteïna TTN. En aquest punt, TTN-AS1 s'uneix a l'ARNm de TTN per estabilitzar-lo, protegint-lo de la degradació prematura. Aquesta estabilització és fonamental, ja que permet que l'ARNm surti del nucli de forma intacta i pugui ser traduït en proteïna més endavant.
Una vegada l'ARNm de TTN arriba al citoplasma de la cèl·lula, s'inicia la seva traducció per produir la proteïna TTN. Aquesta proteïna és necessària per a la funcionalitat i l'estructura muscular, i el seu correcte processament depèn en gran manera de l'estabilització prèvia proporcionada per TTN-AS1.
Estructura i localització Pel que fa a la seva estructura, el gen TTN-AS1 té una longitud de més de 1000 nucleòtids i conté 22 exons. No obstant això, a través del procés de tall i empalmament alternatiu i del processament de l'ARN, aquest gen genera un total de 93 isoformes diferents. Cadascuna d'aquestes isoformes o transcrits presenta una estructura específica i una longitud que varia entre els 200 i 700 nucleòtids. Per exemple, el transcrit TTN-AS1-276 inclou 13 exons, mentre que el transcrit TTN-AS1-279 en té només 4.
Pel que fa a la seva localització, TTN-AS1 mostra diferents localitzacions subcel·lulars depenent del tipus cel·lular. En cèl·lules de càncer, com les del melanoma B16F10, el gen TTN-AS1 es localitza principalment al nucli. Quan es troba al nucli, actua principalment en la regulació transcripcional, ja que el TTN-AS1 pot augmentar l'activitat del promotor del seu gen sentit, TTN. En altres tipus de càncer, com les cèl·lules de carcinoma nasofaríngi i de colangiocarcinoma, TTN-AS1 es troba predominantment al citoplasma. Al citoplasma, actua principalment com un ARN competidor endogen, amb diverses funcions, com ara interacció amb microRNAs, la regulació post-transcripcional, la regulació de l'estabilitat de l'ARNm.
L'expressió de l'ARN missatger del gen TTN-AS1 es produeix en diversos teixits humans segons la informació procedent de diverses bases de dades com ara GTEx, Illumina o BioGPS. Aquests teixits estan classificats en funció dels sistemes al qual pertanyen: immunitari, nerviós, muscular, intern, secretor i reproductiu.
Els nivells d'expressió es presenten en diferents escales destacant variacions d'intensitat entre els teixits. El sistema amb més expressió de TTN-AS1 és el muscular, on destaca el múscul esquelètic i el cor. En la resta de teixits analitzats es mostren nivells més baixos o inexistents d'aquest ARN no codificant.
Els altres sistemes que mostren nivells d'expressió de TTN-AS1 són diversos. En el sistema immunitari, destaca especialment la sang. Pel que fa al sistema nerviós, l'expressió és notable en el nervi tibial i la medul·la espinal. Dins del grup dels teixits interns, sobresurten l'estómac, els pulmons i la melsa. En el sistema secretor, les glàndules amb major expressió són la tiroide, la glàndula salival i la glàndula pituïtària. Finalment, en el sistema reproductiu, l'expressió és predominant en teixits com la pròstata i els testicles.
Mecanismes moleculars TTN-AS1 exerceix la seva funció a través de diversos mecanismes moleculars que poden dividir-se en pre-transcripcional i post-transcripcional.
Mecanismes moleculars pre-transcripcionals esquerra|miniatura|282x282px|Font pròpia. Representació dels mecanismes moleculars pre-transcripcionals del TTN-AS1. Aquesta fase inclou processos que ocorren abans que es produeixi la transcripció del gen TTN. TTN-AS1 regula l'expressió dels gens mitjançant canvis en la cromatina i factors de transcripció.
TTN-AS1 interacciona amb proteïnes associades a la cromatina, influenciant l'accessibilitat dels gens a la maquinària de transcripció. Aquest mecanisme inclou alteracions de les histones, com la metilació, que modula la compactació de l'ADN dins la cromatina i determina si es pot realitzar o no la transcripció. Quan la cromatina està més desenrotllada (eucromatina), l'ARN polimerasa II pot unir-se a l'ADN i començar a transcriure’l per produir RNA. En canvi, si la cromatina està compactada (heterocromatina), l'accés de l'ARN polimerasa II es veu dificultat i la transcripció es redueix o s'inhibeix.
TTN-AS1 influeix en la metilació de l'ADN, una modificació epigenètica que consisteix en l'addició de grups metil (-CH3) a les citosines, sovint amb l'efecte d'inhibir l'expressió gènica. Aquest mecanisme és possible perquè aquest tipus de lncRNA té la capacitat de reclutar factors de metilació d'histones a través de la seva interacció amb complexos de modificació epigenètica, com el polycomb repressive complex 2 (PRC2). El PRC2 posseeix activitat histona metiltransferasa, permetent la metilació de gens específics. En el context del càncer, TTN-AS1 promou la metilació de regions específiques, com promotors de gens supressors de tumors, contribuint a la proliferació cel·lular incontrolada i a la progressió de la malaltia. De fet, la hipometilació en el lloc d'inici de TTN-AS1 està vinculada a la seva sobreexpressió en cèl·lules canceroses.
A més a més, TTN-AS1 pot unir-se a certs factors de transcripció o cofactors. Els cofactors són molècules que ajuden els factors de transcripció a dur a terme la seva funció de manera efectiva, facilitant la transcripció dels gens. Aquesta unió de TTN-AS1 pot tenir dos efectes, per una banda, TTN-AS1 pot ajudar els factors de transcripció a unir-se als promotors dels gens que regulen. En facilitar la unió dels factors de transcripció, TTN-AS1 pot incrementar la transcripció d'alguns gens, és a dir, afavorir que aquests gens s'expressin. Per una altra banda, TTN-AS1 pot unir-se a un factor de transcripció i bloquejar el seu accés a l'ADN, impedint que s'uneixi al promotor del gen que vol regular. En conseqüència, el gen no serà transcrit i, per tant, la seva expressió disminuirà o es bloquejarà. En facilitar o bloquejar l'activitat de certs factors de transcripció, TTN-AS1 modula l'expressió de gens específics, coneguts com "gens diana". L'alteració de l'activitat dels factors de transcripció, també modifica l'activació o desactivació de les rutes de senyalització en què aquests factors estan implicats.
Per tant, TTN-AS1 té un control indirecte sobre quins gens s'activen o desactiven dins d'una cèl·lula. La selecció d'aquests gens no és aleatòria, generalment estan relacionats amb funcions cel·lulars importants. Per exemple, TTN-AS1 pot regular gens implicats en la proliferació cel·lular. Si TTN-AS1 promou l'expressió de gens que afavoreixen la divisió cel·lular, pot contribuir al creixement del càncer. També pot regular la supervivència cel·lular, és a dir, la capacitat de les cèl·lules per evitar l'apoptosi. Si TTN-AS1 incrementa l'expressió de gens que impedeixen la mort cel·lular, facilita la supervivència de les cèl·lules canceroses.
Mecanismes moleculars post-transcripcionals miniatura|238x238px|Font pròpia. Representació dels mecanismes moleculars post-transcripcionals del TTN-AS1.|esquerra Una vegada s'ha transcrit el gen, TTN-AS1 continua regulant l'expressió del gen TTN i altres processos a través de mecanismes post-transcripcionals.
TTN-AS1 pot actuar com a «esponja» de microRNA (miRNA). Els miRNAs són petites molècules d'ARN que inhibeixen l'expressió dels gens mitjançant la unió a l'ARNm. Aquesta funció consisteix en la capacitat de TTN-AS1 per capturar miRNA específics, evitant que aquests puguin inhibir els seus ARNm diana. Quan TTN-AS1 interacciona amb un miRNA, li impedeix que aquest reguli altres gens, augmentant així l'expressió d'aquests gens que normalment haurien estat reprimits. Aquest mecanisme és important en la regulació de proteïnes involucrades en la proliferació cel·lular i la resistència a l'apoptosi. En inhibir aquests microARNs, TTN-AS1 permet que els ARNmissatgers de proteïnes en vies oncogèniques (com AKT o components de la via Wnt/β-catenina) es tradueixin en proteïnes actives.
TTN-AS1 també influeix en l'empalmament alternatiu de l'ARN precursor (pre-ARNm). L'empalmament és el procés pel qual els exons i els introns es combinen de manera diferent per generar diferents variants d'ARN madur. TTN-AS1 regula la selecció d'exons en aquest procés, generant diverses isoformes de la proteïna titina amb funcions diferents, afectant així la fisiologia cel·lular i la resposta a l'estrès o malalties com el càncer.
TTN-AS1 també afecta la vida útil de l'ARN de TTN unint-se directament a l'ARNm, modulant-ne l'estabilitat de dues maneres possibles. Per una banda, pot estabilitzar la cadena d'ARN, facilitant-ne l'arribada al ribosoma i evitant una degradació prematura. Per una altra banda, pot desestabilitzar l'ARNm, afavorint-ne la degradació i inhibint la transcripció i formació de TTN. Aquest tipus de regulació afecta directament la quantitat d'ARN disponible per a la traducció en proteïna, un aspecte crucial en malalties com el càncer, on una elevada estabilitat de l'ARN de TTN pot potenciar processos com la migració cel·lular i la invasió.
A més, TTN-AS1 pot unir-se a proteïnes com HuR, formant un complex que s'associa amb l'ARNm per regular-ne l'estabilitat i la traducció. La proteïna HuR, és un factor d'unió a l'ARN que es troba principalment en els nuclis de cèl·lules en proliferació, on actua protegint l'ARNm de la degradació i afavorint-ne l'expressió. Aquest mecanisme és especialment rellevant en el context tumoral, ja que HuR facilita l'expressió de gens implicats en la supervivència i la divisió cel·lular, contribuint així a la progressió del tumor i la metàstasi. La interacció entre TTN-AS1 i HuR, per tant, augmenta l'estabilitat de l'ARNm de TTN en cèl·lules tumorals, afavorint els processos de tumoració i invasió cel·lular.
Paper en el càncer esquerra|miniatura|Font pròpia. Efecte de la TTN-AS1 en la metàstasi i l'apoptosi. El gen TTN-AS1 té un paper rellevant en la implicació en diversos tipus de càncer i la seva correlació amb un pronòstic desfavorable. En conseqüència, promou la divisió cel·lular i inhibeix l'apoptosi. A causa d'aquestes característiques, TTN-AS1, és classificat com a promotor tumoral i pot trobar-se en quantitats elevades a diversos tipus de càncers.
Actualment, el TTN-AS1 es presenta com un possible biomarcador diagnòstic i pronòstic per a una gran varietat de càncers. A més, es considera un objectiu terapèutic potencial, ja que s'ha demostrat que l'eliminació o el silenciament de TTN-AS1 inhibeix el creixement tumoral i la metàstasi.