"Existen más cosas entre el cielo y la tierra, Horacio, de las que tu vana filosofía pueda imaginar”, dijo un estresado Hamlet en la famosa obra maestra de Shakespeare. Nunca esta frase tan famosa fue tan actual como ahora, por lo menos para la ciencia.
Mientras los investigadores cavan más y más hondo
para desvendar las complejidades de la vida, toneladas de nuevos conocimientos
son adquiridos y nuestro mundo se hace más rico – y más complicado. Ésta es la
pura verdad para quien comienza a ver cómo es complejo el control de los genes.
El mundo químico funciona como un Lego.
Antes de que sigamos, vamos a establecer un
concepto que puede ayudar a comprender las complejidades de la interacción
entre las biomoléculas. Con millares de proteínas y ácidos nucleicos trabajando
juntos, cualquiera puede perderse intentando apenas recordar el color de la
sopa de letras que describe los nombres de todos estos compuestos.
Entonces, vamos a intentar visualizar de una manera
simple: mire esta multitud de moléculas produciendo sus reacciones a través de
acoplamientos en una multitud de combinaciones, como hacemos
con los bloques de Lego.
Por supuesto que, a pesar de que los bloques de Lego tienen muchos y diferentes formatos, usted tendrá que usar su imaginación y pensar en muchos más formatos y combinaciones para que se haga justicia con las biomoléculas. Algunos de estos bloques pueden tener clavijas más grandes, otros se irán a combinar apenas con triángulos, bloques redondos de color amarillo claro combinarán apenas con amarillo oscuro, y así en adelante.
Cuando hablamos de ácidos nucleicos (DNA y RNA), el
otro término utilizado para describir la manera cómo, por ejemplo, existe el
DNA en la clásica cadena de doble hélice (figura), es la complementariedad. En
este caso, apenas para recordar, los cuatro nucleótidos que forman el DNA son
combinados de esta manera: A combina con T y C se
une a G. Si una de las cintas de la cadena del DNA (vamos a dar a
esa cinta el nombre de senso o sentido) está constituida por ATG
CGA, la otra cinta (la cinta anti-senso o anti-sentido) debe
ser TAC GCT. De esta manera, decimos que TAC GCT es
complementar a CGA ATG. Si hablamos de RNA, la T es
sustituida por una U.
El resultado de la combinación mecánica de los
bloques de Lego en modos específicos nos conducirá a bellas figuras o
personajes. Millones de combinaciones de proteínas y/o ácidos nucleicos
determinan reacciones químicas a través de la transferencia de cargas
eléctricas, para producir proteínas u otras moléculas las cuales al fin de
cuentas, nos convierten en lo que somos. La riqueza de la vida está dada por el
número incontable de esas combinaciones. Esto es simplemente fantástico
Interferencia del RNA
En el último artículo, comenzamos a aprender sobre
las muchas especies de RNA que participan en la regulación de todos los
aspectos del funcionamiento de la célula. Estos RNAs son clasificados como RNAs
no-codificantes, o non-coding RNAs (ncRNAs), porque
ellos no dan origen a las proteínas. En vez de eso, regulan o controlan uno o
más aspectos de la maquinaria del núcleo de la célula responsable por la
activación o desactivación de la expresión de los genes en las
proteínas.
Vimos que pequeñas moléculas de RNA, hechas con
aproximadamente 21 nucleótidos y llamadas de micro RNAs (miRNA),
son capaces de bloquear la traducción de las proteínas, el proceso por el cual
el tipo más conocido de RNA, el RNA mensajero (mRNA),
es ' leído'. Si el mRNA no puede llegar hasta el ribosoma y ser
leído, no habrá ninguna proteína. A este gran poder, esta gran fuerza, los
científicos dieron el nombre de interferencia del RNA (RNA
interference).
Los miRNAs son muy importantes y, teóricamente, si
pudiésemos identificar a uno de ellos con una acción específica, apenas en el
mRNA que codifica (lleva la información necesaria para producir) la proteína receptora
del factor de crecimiento del fibroblasto tipo 3 (FGFR3), mitad del camino
estaría andado. El tema es que los miRNAs son específicos para sus mRNAs
objetivos, pero regulan varios objetivos al mismo tiempo, aquéllos que ostentan
la secuencia de nucleótidos que complementa la del miRNA, la
cual confiere esa poderosa cualidad. Como no existe actualmente un miRNA
natural conocido exclusivo para el FGFR3, los que existen no son utilizables
como terapia para la acondroplasia (ACH).
Los miRNAs son la punta del iceberg ya que existen
otras varias familias de RNAs. Veremos ahora otros tipos de RNAs que podrían
tener un papel en el control de la producción del FGFR3.
El primer grupo de estos ncRNAs tiene el nombre de
pequeños RNAs de interferencia (small interfering RNA), o
siRNAs. Los siRNAs son tan pequeños como los miRNAs y comparten el mismo
tipo de mecanismo de acción. Ambas moléculas son originalmente de cadena
doble (son combinadas en dos cintas complementares de la misma manera
que el DNA).
Uno de los mecanismos que controla la producción de
proteinas es gobernado por un complejo de proteinas llamado RISC. Hay un
lugar dentro de este complejo RISC donde miRNAs y siRNAs se pueden
acoplar. Cuando está lleno RISC se une a un mRNA. Si miRNA o siRNA
dentro del RISC complementan una parte específica de mRNA, RISC se estaciona y
atrae otra enzima que degrada el mRNA, impidiendo de esa forma la producción de
la proteína que aquél mRNA codifica. Vea este video animado sobre la interferencia
de RNA fornecido por la revista Nature. Él le ayudará a entender el
proceso.
El formato de los miRNAs hace difícil que ellos sean introducidos desde el exterior. Varias enzimas denominadas nucleasas están presentes en la corriente sanguínea, en el citoplasma y en el núcleo de la célula. Ellas son una formidable barrera para la administración de fragmentos de RNA (como ser los miRNAs) para las células debido a su afinidad con los ácidos nucleicos. Las nucleasas son extremadamente importantes para nuestra defensa, ya que degradan fragmentos de ácidos nucleicos que podrían ser parte de un organismo invasor (virus, etc.).
Para superar esta limitación natural,
investigadores han presentado un gran número de modificaciones químicas en las
moléculas de RNA para mejorar su resistencia a las nucleasas, pero las miRNAs
son menos flexibles que las siRNAs a estas modificaciones. ¿Podemos
construir una molécula de siRNA? La respuesta es sí. Algunos siRNAs se
encuentran en estudios clínicos y un par de ellos ya fue aprobado para su uso
en algunas indicaciones clínicas.
Aparte de eso, el FGFR3 ha sido objeto de
experimentos con siRNAs. Vea este artículo recientemente publicado por los
Drs. Laurence Legeai-Mallet y José Pintor, donde ellos exploran la
interferencia del RNA en condrocitos humanos con ACH.
Este trabajo es una prueba del concepto de que
podemos usar siRNA para reducir la expresión del FGFR3. Esto abre la
posibilidad de testear siRNAs en un modelo animal apropiado de ACH para ver
como es la respuesta. El gran desafío aquí es hacer con que el siRNA
alcance a los condrocitos, como debatimos anteriormente. Hablaremos más
sobre esto en otro artículo.
La investigación de los mecanismos de los ncRNAs
también mostró otra característica de estas moléculas que puede ser usada para
reprimir la síntesis de las proteínas. Una conformación particular adoptada por
algunas especies de RNA puede bloquear la lectura de un mRNA. Esta
conformación, que para los científicos que la describieron parecía una
horquilla (porteña), es llamada literalmente hairpin. El short
hairpin (la pequeña horquilla o porteña) RNAs (shRNA) ha
sido ampliamente utilizado en los laboratorios para que los investigadores
aprendan como funciona un gen. Usando los shRNAs (o, naturalmente, otros
tipos de interferencia de RNA, tales como en el trabajo del Dr. Pintor)
pueden aprender las funciones de un gen específico a través de los efectos
provocados por la ausencia de la proteina expresada por él.
Si a usted le interesa saber más sobre la
interferencia del RNAm siga estos links (enlaces) para revisiones amplias y
enriquecedoras sobre este tema tan apasionante:
- Pecot et al. 2011. (acceso libre)
- Broderick y Zamore 2011. (acceso libre)
Volvimos a ver de manera bastante simplificada
algunas características de los mecanismos involucrados en la interferencia del
RNA, una función exclusiva de algunos tipos de ncRNAs. Todavía nos falta conocer una
especie más de RNA.
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