En colaboración con el Centro de Investigación en Red de enfermedades hepáticas y digestivas (Instituto de Salud Carlos III), el estudio se publica en la en la revista Annals of New York Academy of Sciences.

El RNA mensajero (RNAm)  estudiado es el ácido ribonucleico que transfiere a las proteínas la información contenida en el DNA.

Los científicos han ideado un nuevo método para buscar en el RNA actual elementos del RNA antiguo que han sido reprimidos, desdibujados o reorganizados a lo largo de la evolución. El procedimiento, denominado Arqueología del RNA codificante, podría tener aplicaciones en virología, ya que abre la puerta a encontrar pequeñas moléculas capaces de impedir la replicación de determinados virus patógenos, como el de la hepatitis C.

Los investigadores proponen estudiar el pasado molecular del RNA mensajero (RNAm), el ácido ribonucleico de una sola cadena que transfiere a las proteínas la información contenida en el DNA celular. El objetivo es determinar si estas moléculas de RNA codificante, esconden en su interior elementos estructurales capaces de ser reconocidos por enzimas actuales con orígenes arcaicos y si estos forman patrones.

Todos estos factores remiten de una u otra forma al pasado remoto de la vida dentro de la etapa de su origen, que conocemos como ‘mundo del RNA. Se trata, por tanto, de describir la historia evolutiva del RNA observándola con ojos de enzima. De esta forma, trabajamos como el arqueólogo que explora el pasado remoto y lo interpreta en función de los objetos que encuentra en los estratos más antiguos, explica el investigador Jordi Gómez, que ha liderado este trabajo desde el Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra.

Usando este método, el equipo de Gómez encontró, entre otros resultados, que el antibiótico geneticina inhibe también la replicación del virus de la hepatitis C en células infectadas.

Identificar a los perdedores

Los investigadores han identificado pequeños elementos estructurales de RNA que, en la etapa del origen de la vida, habrían podido circular libremente, quedando después integrados en moléculas de RNA de mayor tamaño y con capacidad codificante (tras la fijación del código genético): los RNA mensajeros celulares y virales actuales.

Los investigadores han identificado pequeños elementos estructurales de RNA que, en la etapa del origen de la vida, habrían podido circular libremente.

El objetivo, por tanto, es abrir una puerta al entendimiento de la evolución del RNA desde el punto de vista de los perdedores en el proceso. Tanto durante la concatenación de aquellos elementos circulantes primitivos, como en su posterior participación en la codificación necesaria para la síntesis proteica, estos habrían perdido muchos de sus grados de libertad evolutiva y funcional originales.

Los factores empleados por los científicos en el estudio han sido la ribozima (enzima de RNA) Ribonucleasa P humana y bacteriana, y la enzima Ribonucleasa III de la bacteria Escherichia coli. Además, han estudiado la radiación ultravioleta C (UV-C), que es capaz de activar una autoescisión específica en algunas estructuras locales terciarias del RNA. El terreno estudiado ha sido el conjunto de RNAm de los hepatocitos, el RNA genómico (que funciona como RNAm) del virus de la hepatitis C y de otros virus relacionados evolutivamente.

La biología molecular desde otro prisma

Se trata de un método, alternativo y complementario a la filogenia molecular, para buscar e identificar elementos de RNA del pasado, con independencia de que sus secuencias se hayan difuminado y su función haya cambiado, destaca otro de los autores del trabajo, el investigador Esteban Domingo, del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (centro mixto del CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid).

Con los ensayos realizados, los científicos han analizado la capacidad del RNA para reconocer o ser reconocido por los factores estudiados, lo que aporta información directa sobre los aspectos materiales (como composición, patrones moleculares, actividad catalítica o localización) de los RNA antiguos.

La diferencia entre el sistema de investigación evolutiva que hemos puesto a punto y los métodos filogenéticos convencionales es clara, ya que estos basan sus análisis en representaciones, en comparar las secuencias de bases del RNA, que, en el fondo, no son sino los mapas y planos de sus estructuras, indica otro de los autores del trabajo, el investigador Carlos Briones, del Centro de Astrobiología.

setiembre 09/2019 (SINC)

Esta es la proteína Aw112010 que ha sorprendido a los biólogos. Procede de ADN catalogado como no codificante y, además, tiene funciones claras relacionadas con la inflamación en ratones.

El genoma, como el pasado, es todavía un país extranjero. Aunque hace ya casi dos décadas que se publicó la primera secuencia prácticamente completa de nuestro ADN, los expertos no se ponen de acuerdo aún sobre cuántos genes tenemos con exactitud. Y la cosa acaba de complicarse un poco más: científicos de la universidad de Yale han confirmado en ratones la existencia de al menos un gen con su proteína asociada en lo que tiempo atrás se consideraba mero ADN basura, un lugar fuera del mapa.

Proponen, además, múltiples candidatos adicionales y una nueva forma de rastrear. Lo publicaron a finales del año 2018 en la revista Nature, aunque ha pasado ligera y extrañamente desapercibido.

3 000 dólares para quien acierte cuántos genes tenemos

Esa era la propuesta del concurso GeneSweep, lanzada en el año 2000 por el ahora director del Instituto Europeo de Bioinformática, el británico Ewan Birney. Todavía no se había publicado el primer borrador del Proyecto Genoma y participaron más de mil investigadores de todo el mundo: en promedio dijeron que teníamos 40 000, desde alguno que dijo unos 26 000 hasta otro que se fue más allá de los 312 000.

Qué es un gen
Aunque la definición de gen ha ido cambiando, se considera que es un segmento de ADN con la información necesaria para fabricar una proteína (previo paso intermedio por una molécula de RNA). Con esa asunción, ahora mismo se acepta que hay alrededor de 20 000 genes. Sin embargo, según un trabajo reciente firmado por varios investigadores españoles, seguramente haya un mínimo de 2 000 menos.
En algunos casos, lo que se llamó «ADN basura» no solo marca el ritmo de la película, sino que también la protagoniza.

¿Quién tiene razón?
Es posible que nadie.

Para filtrar de entre todo el ADN las partes candidatas a ser un gen, los científicos asumen al menos dos criterios: que comience por tres letras concretas y que tenga una longitud mínima antes de que aparezca una información de stop (un buen marco de lectura, en la jerga).

Estos criterios eran muy restrictivos para predecir con precisión los genes codificadores de todo el genoma, una gran empresa que ha sido muy exitosa. Se necesitaban reglas fuertes para evitar cantidades enormes de errores”, comenta Ruahidri Jackson, primer firmante del nuevo trabajo. Las reglas clásicas eran excelentes, añade, pero, como con todas las reglas en biología, hay algunas excepciones.

Desde hace tiempo se sospechaba que podía haber otras regiones del ADN dando lugar a lo que, por salirse de las reglas clásicas, se llamaron productos proteináceos. Ahora se ha demostrado por primera vez. Si buena parte de lo que se llamó ADN basura estaba en realidad activo y funcionaba regulando la acción de los genes a la manera de un director, resulta que hay casos en que los que no solo marca el ritmo de la película, sino que también la protagoniza. Contra la tendencia a la poda en el número de genes, aparecen ahora nuevos actores y funciones en lugares antes ignorados.

Un estudio a ciegas

En lugar de asumir los criterios tradicionales, el equipo de la universidad de Yale realizó lo que se conoce como una aproximación libre de hipótesis. En la secuencia del trabajo primero infectaron ratones de laboratorio con bacterias del tipo Salmonela y aislaron sus macrófagos, los glóbulos blancos de la sangre. Después hicieron el camino inverso a la investigación de búsqueda convencional.

El pilar central de la biología molecular dice que el ADN se transcribe a RNA y que este se traduce en proteínas dentro de los ribosomas, las verdaderas fábricas de la célula. En este caso, en lugar de estudiar directamente el ADN, se aprovecharon de una nueva técnica que permite aislar todo el RNA que ha llegado hasta estas fábricas y después desanduvieron el camino. Se trataba de observar, más que de predecir. Y eso puede acarrear sorpresas.

Cuando analizaron todo lo que pasaba, los números se agitaron. Hasta el 10 % del RNA tenía su origen en ADN no codificante. Para empezar, nunca debería haber llegado hasta allá. Pero eso no significa que esté dando lugar a proteínas, podría no ser funcional o degradarse nada más fabricarse. En el ADN no codificante encontraron un gen que no solo daba lugar a una proteína, sino que esta era un mediador fundamental de la inflamación.

Para buscar candidatos fiables en los que bucear, aplicaron unos criterios más laxos que los convencionales: fijaron una longitud mínima menor que la tradicional y se quedaron con aquellos que comenzaban con las cuatro combinaciones de letras más probables (en lugar de solo una).

Resultaron más de 200 candidatos y escogieron uno con el nombre de Aw112010. Aprovechando las posibilidades de CRISPR (la nueva herramienta de edición genética le hicieron todas las preguntas posibles y las respuestas fueron contundentes: no solo daba lugar a una proteína claramente identificable, sino que esta era un mediador fundamental de la inflamación, clave para que los ratones respondieran a la presencia de bacterias.

Si se impedía que esa proteína se formase, los animales acumulaban colonias de microorganismos que se diseminaban hacia el hígado y el bazo. Y al contrario: si se les provocaba una respuesta inflamatoria, como la que se produce en la enfermedad de Crohn o la colitis ulcerosa, su ausencia funcionaba como un factor protector. Aw112010 parece ser, realmente, un actor principal en una región antes olvidada.
Es un trabajo muy bien hecho; demuestra un caso concreto en que un RNA no codificante da lugar a una proteína y que esta tiene una función, reconoce David Juan, investigador en el Instituto de Biología Evolutiva de Barcelona y uno de los firmantes del trabajo que reducía en al menos 2 000 el número de genes en humanos.

Ampliación del campo de búsqueda

El estudio está hecho en ratones, pero sus autores esperan extenderlo a humanos: Aunque solo hemos demostrado esto en macrófagos de ratón, es muy probable que lo mismo sea cierto para la mayoría de células y tejidos en otros organismos eucariotas, como animales y plantas. Y anuncian que están desarrollando ya un trabajo adicional para descubrir el papel de los otros que han identificado.

Aunque solo lo han demostrado en ratones, es muy probable que sea cierto para la mayoría animales y plantas, creen los investigadores. Los candidatos podrían ser incluso más. El análisis se ha hecho en un solo tipo de células y ante un estímulo concreto, por lo que otras variantes podrían despertar respuestas y genes diferentes.

Todavía no podemos saber el alcance real. Es difícil de calcular y podríamos sobreestimarlo. Puede que la mayor parte de los posibles genes que han encontrado al final no lo sean, advierte David Juan, aunque también reconoce que se abren muchas puertas. Es un campo en el que todavía no sabemos cuánto sabemos. Desde luego, amplía el espacio de búsqueda, no solo sobre el funcionamiento de las células, también sobre la investigación de posibles fármacos.

Jackson reconoce que se necesitarán nuevos y grandes estudios para determinar el significado del trabajo más allá de este gen, pero trasluce optimismo: Los estudios de proteómica han hallado durante mucho tiempo grandes cantidades de material proteico que no corresponde con lo conocido. Creo que este es un gran descubrimiento.

El artículo de Watson y Crick sobre la doble hélice que en 1953 revolucionó la biología empezaba con una timidez confiada, tal que así: Deseamos sugerir una estructura para la sal del ácido desoxirribonucleico (ADN). Este último termina con un tono similar: Proponemos que se requiere una reevaluación del genoma codificante humano (…) que podría tener grandes implicaciones en la salud y en las enfermedades humanas.

agosto 26/2019 (SINC)

Científicos del Centro de Investigación Médica Aplicada (CIMA) de la Universidad de Navarra han descubierto CONCR, un ARN largo no codificante que regula la replicación celular y la formación de los cromosomas, directamente relacionado con la multiplicación de células tumorales. El hallazgo, que podría servir de diana terapéutica contra diferentes tipos de cáncer como el de pulmón y mama, se ha publicado en la revista Molecular Cell.

Durante la división celular cada célula duplica y empaqueta su ADN en cromosomas. Cada cromosoma está formado por dos cromátidas hermanas que unidas generan la conocida forma de X de los cromosomas. La correcta regulación de este proceso es fundamental para garantizar la fiel transmisión de la información genética a las células hijas. “Nuestro estudio describe este nuevo ARN, que hemos analizado en cientos de tejidos sanos y tumorales. A través de técnicas de secuenciación y de análisis computacional comprobamos que la expresión de CONCR es mayor en los tejidos de diferentes tipos de cáncer, como el de pulmón y mama, que en las muestras de tejidos normal”, explica la Dra. Maite Huarte, directora del trabajo.

Los investigadores se han centrado en conocer los mecanismos de acción de este gen con interesantes resultados. “Hemos visto que la expresión de CONCR está directamente relacionada con la capacidad de proliferación que tienen las células tumorales. En concreto, CONCR regula la actividad de DDX11, una proteína que interviene en la replicación del ADN y la cohesión de las cromátidas hermanas, procesos fundamentales en la división celular”, explica el Dr. Francesco Marchese, primer autor del trabajo.

agosto 17/ 2016 (JANO)

]]> https://boletinaldia.sld.cu/aldia/2016/08/18/describen-un-arn-largo-no-codificante-que-regula-la-replicacion-celular-2/feed/ 0 https://boletinaldia.sld.cu/aldia/2015/06/29/indicios-de-aparicion-espontanea-de-predecesores-del-adn/ https://boletinaldia.sld.cu/aldia/2015/06/29/indicios-de-aparicion-espontanea-de-predecesores-del-adn/#comments Mon, 29 Jun 2015 06:05:02 +0000 http://boletinaldia.sld.cu/aldia/?p=42905 Las propiedades de autoorganización de fragmentos moleculares parecidos al ADN hace 4 mil millones de años pudieron guiar su propio crecimiento conformando cadenas químicas repetitivas lo bastante largas como para cumplir la función de fundamentos para la vida primitiva. Esta es la conclusión a la que se ha llegado en un estudio reciente.

Si bien en estudios sobre formaciones minerales antiguas se han encontrado pruebas de la evolución de bacterias hace entre 3 500 y 3 800 millones de años, apenas 500 millones de años después de la estabilización de la corteza terrestre, aún resulta un misterio lo que pudo haber precedido a la formación de tales organismos unicelulares.

Los resultados de la investigación realizada por el equipo de Noel Clark, de la Universidad de Colorado en Boulder, Estados Unidos, y Tommaso Bellini, de la Universidad de Milán en Italia, sugieren un escenario novedoso para el origen no biológico de los ácidos nucleicos, los “ladrillos” con los que la naturaleza construye a los seres vivos.

El descubrimiento en los años 80 de la capacidad del ARN para alterar químicamente su propia estructura, realizado por Tom Cech, profesor de la Universidad de Colorado en Boulder y galardonado con un premio Nobel, y la investigación que él y sus colaboradores hicieron, llevaron al desarrollo del concepto del «Mundo de ARN».

Según esta hipótesis, en la Tierra apareció primero el ARN, sirviendo tanto como material de almacenamiento de la información genética como de molécula orgánica catalizadora de reacciones químicas. En ese escenario, la vida primigenia se basaba en un acervo de cadenas de ARN capaces de sintetizar otras cadenas a partir de moléculas más sencillas disponibles en el entorno. Aunque existe ahora un consenso entre los investigadores del origen de la vida sobre que las cadenas de ARN son demasiado especializadas para haber sido creadas como un producto de reacciones químicas aleatorias, los nuevos hallazgos sugieren una alternativa viable.

La nueva investigación demuestra que el autoensamblaje espontáneo de fragmentos de ADN de apenas unos pocos nanómetros de largo en fases ordenadas de cristal líquido tiene la capacidad de dirigir la formación de enlaces químicos que conecten cadenas de ADN cortas para formar otras largas, sin la ayuda de mecanismos biológicos. Los cristales líquidos son una forma de materia que posee propiedades situadas entre las de los líquidos convencionales y los del cristal sólido; un cristal líquido puede fluir como un líquido, por ejemplo, pero al mismo tiempo sus moléculas pueden estar orientadas de forma muy parecida a como lo están las de un cristal.

Lo observado por el equipo de Clark y Bellini sugiere qué pudo ocurrir en la Tierra primitiva cuando aparecieron los primeros fragmentos moleculares similares al ADN.

Durante varios años, el equipo de investigación ha estado explorando la hipótesis de que la forma en que surgió el ADN en la Tierra primitiva depende de sus propiedades estructurales y su estabilidad para autoorganizarse.

En el mundo pre-ARN, el autoensamblaje espontáneo de fragmentos de ácidos nucleicos (ADN y ARN) podría haber actuado como una plantilla para su unión en forma de polímeros, que son sustancias compuestas de un gran número de unidades que se repiten.

Los nuevos descubrimientos muestran que, en presencia de las condiciones químicas apropiadas, el autoensamblaje espontáneo de pequeños fragmentos de ADN puede promover a su vez el autoensamblaje de conjuntos de fragmentos para formar polímeros más grandes. Esto señala una posible ruta para la aparición de vida.

junio 27/2015   (NaturalSciences)

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«Sabemos que los telómeros son una parte muy importante en la esperanza de vida de una célula», ha dicho Paul M. Lieberman del Instituto Wistar. «Queríamos conocer si también influyen en la replicación viral o en la protección frente a los virus y nuestros descubrimientos sugieren, al menos en el caso del virus del herpes simple, que este podría ser el caso», ha asegurado Lieberman.

El laboratorio de Lieberman identificó que este tipo de virus del herpes era capaz de inducir la transcripción del RNA   repetitivo del telómero (TERRA).

A continuación, el virus degrada la proteína TPP1 del telómero lo que resulta en la pérdida de la señal de ADN repetitivo.

Cuando se inhibe esta proteína, el virus aumenta su capacidad de replicación, lo que sugiere que TTP1 normalmente proporciona algún tipo de función protectora frente a los virus.

El VHS-1 es capaz de replicarse de forma más eficiente al inutilizar esta protección y, a continuación, replica la proteína ICP8 que promueve la replicación genómica vírica.
«Este estudio expande nuestro conocimiento de los telómeros de dos formas fundamentales», ha afirmado Lieberman.

«Nos indica que algunos virus son capaces de manipular telómeros de forma específica para lograr replicarse y, al mismo tiempo, parece que algunas proteínas como la TPP1 proporcionan funciones protectoras muy específicas», » nos permitirán la elaboración de nuevas preguntas y nos ayudarán a comprender cómo pueden los telómeros proteger a las células de las infecciones víricas.

El estudio ha sido  publicado  en la Revista Science Daily  en línea.

diciembre 13 / 2014. Diario Médico