Este año también el comité del Nobel ha decidido poner el ARN en el punto de mira. Después de premiar el año pasado a Katalin Karikó y Drew Weissman por su trabajo pionero en vacunas de ARN mensajero, este año ha concedido el Premio Nobel de Fisiología o Medicina a los biólogos estadounidenses Victor Ambros y Gary Ruvkun, quienes descubrieron los microARN y destacaron su papel en el proceso postranscripcional. regulación de genes.
Todo parte de la siguiente pregunta: ¿cómo podemos explicar que el mismo ADN esté presente en los fotorreceptores de nuestra retina y en las células que recubren nuestro estómago? De hecho, nuestros órganos y tejidos están formados por muchos tipos de células diferentes. Sin embargo, casi todas nuestras células tienen la misma información genética: los mismos cromosomas formados por ADN. Esto se explica por la regulación de la expresión genética. Cada célula expresa un conjunto único de proteínas, lo que le permite llevar a cabo su función. Es decir, dependiendo del tipo celular y dependiendo de los estímulos ambientales, los genes no serán utilizados de la misma forma por la maquinaria celular. Además, la falta de adaptación de la actividad genética en relación con los mensajes ambientales o la alteración de la regulación genética pueden ser muy problemáticas para la célula y provocar la aparición de enfermedades (cáncer, diabetes, autoenfermedades).
¿ADN idéntico pero varios tipos de células? La respuesta gracias a un diminuto gusano
Victor Ambros y Gary Ruvkun trabajaron en el organismo modelo Caenorhabditis elegans. Este gusano redondo, de aproximadamente 1 milímetro de largo, tiene diferentes tipos de células: para los músculos, para el sistema nervioso y para el sistema digestivo. Esta organización simplificada lo convierte en un organismo modelo para el estudio del desarrollo multicelular. En los años 1980 y 1990, los dos biólogos intentaron comprender los procesos que rigen el crecimiento de este pequeño nematodo transparente. Luego descubrieron un nuevo mecanismo de regulación genética. En 1993 publicaron sus primeros resultados sobre microARN en la prestigiosa revista Cell.
“¡Es una locura lo que un gusano tan pequeño nos ha permitido descubrir! se alegra Jérôme Cavaillé, investigador del CNRS en la unidad de biología molecular, celular y del desarrollo de Toulouse. Sus estudios estaban motivados puramente por una curiosidad sin prejuicios. Inicialmente intentaron comprender el desarrollo larvario de un nematodo mutante. En 1993, cuando vieron que el gen responsable de este fenotipo mutante no codificaba un ARN mensajero y que no daba como resultado la producción de una proteína, se sorprendieron bastante. En primer lugar, se pensaba que el fenómeno del microARN era exclusivo de C. elegans. A partir de los años 2000, empezamos a descubrir microARN en todas partes: en las plantas, en los humanos…”
Los microARN son fragmentos de ARN particularmente cortos (entre 21 y 25 ácidos nucleicos) que no codifican una proteína. Por otro lado, inhiben (o reducen) la traducción de otras proteínas. Son “reguladores postranscripcionales” porque intervienen aguas abajo de la transcripción. Al hibridarse con ARN mensajeros, los microARN forman complejos de ARN bicatenario. Sin embargo, estas estructuras híbridas son reconocidas por la maquinaria celular como una anomalía y son eliminadas de la célula. Así, los microARN inhiben la expresión de genes provocando la degradación de su ARN mensajero. Un solo microARN puede regular la expresión de muchos genes diferentes. Y, a la inversa, un único gen puede estar regulado por varios microARN.
Una revolución en biología molecular
No contentos con haber descubierto una nueva clase de moléculas, Victor Ambros y Gary Ruvkun también han revelado un nuevo mecanismo molecular. Su trabajo ha derribado el “dogma de la biología molecular”, que esquematiza que la información codificada en el ADN se transfiere al ARN mensajero (ARNm), que luego dirige la síntesis de proteínas. El ADN actúa entonces como molécula portadora de información, la proteína es la molécula efectora y el ARNm desempeña el papel de lanzadera. Pero en realidad, los mecanismos moleculares que orquestan la actividad de nuestras células son mucho más complejos. Hoy en día sabemos que la expresión genética está constantemente regulada finamente por redes enteras de ARN no codificantes y proteínas, como los factores de transcripción.
Para Serge Braun, director científico de la Asociación Francesa contra las Miopatías-Téléthon, el trabajo sobre los ARN no codificantes ofrece perspectivas para nuevas terapias: “Victor Ambros y Gary Ruvkun fueron a buscar lo que en ese momento se llamaba “ADN basura”. [expression inventée par le généticien japonais Susumu Ohno en 1972 pour désigner l’ADN ne codant pas une protéine, NDLR]. Aunque hoy sabemos que esta noción de “ADN basura” está obsoleta, en aquel momento pocas personas estaban interesadas en el ADN no codificante. Desde entonces, se han descubierto muchos ARN, además del ARN mensajero: ARNip, ARN de interferencia, ARNpi, etc. Cada uno es diferente, pero desempeña un papel en la regulación genética. Ya se utilizan como biomarcadores [caractéristique biologie utilisée pour vérifier le risque d’apparition d’une maladie, la présence d’une maladie, l’évolution d’une maladie ou bien les effets d’un traitement, NDLR]. Comprender sus interacciones es importante porque brindan perspectivas de tratamiento para muchas enfermedades, incluidas las enfermedades genéticas”.
La importancia de la investigación fundamental y la colaboración entre investigadores
El descubrimiento de los microARN y su papel en la regulación genética no podría haber ocurrido si Victor Ambros y Gary Ruvkun no hubieran colaborado. Para Anne Houdusse-Juille, directora de investigación del CNRS en el Instituto Curie y miembro de la Academia de Ciencias, este premio celebra la cooperación entre equipos: “La asociación entre investigadores es más fértil que la competencia, ella asegura. Este Premio Nobel es un claro ejemplo de ello”.
También destaca la importancia de la investigación básica y el estudio de organismos modelo: “Por supuesto, siempre es un logro para un investigador cuando su investigación tiene aplicaciones. Pero no debemos descuidar la importancia de la investigación fundamental. Además, un investigador nunca pierde de vista el aspecto aplicado. Es necesario continuar explorando nuestra curiosidad inicial. sin limitarnos a las aplicaciones”concluye.
Por Alicia Carliez
Créditos de las fotografías: (izquierda) Joseph Prezioso / AFP y (derecha) Gary Ruvkun Lab / DR
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