Gráficamente abstracto. Crédito:célula molecular (2022). DOI:10.1016/j.molcel.2022.08.029
En un estudio del laboratorio del miembro del Instituto Whitehead, David Bartel, los investigadores identificaron secuencias genéticas que pueden conducir a la degradación de los reguladores celulares llamados microARN en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. Los hallazgos se publicaron el 22 de septiembre en Molecular Cell .
"Este es un estudio emocionante que allana el camino para una comprensión más profunda de la vía de degradación del microARN", dice Bartel, quien también es profesor de biología en el Instituto de Tecnología de Massachusetts e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. "Encontrar estas secuencias 'desencadenantes' nos permitirá investigar con mayor precisión el funcionamiento de esta vía en el laboratorio, que probablemente sea fundamental para que las moscas, y posiblemente otras especies, sobrevivan hasta la edad adulta".
Para producir nuevas proteínas, las células transcriben su ADN en ARN mensajeros (o ARNm), que proporcionan la información necesaria para fabricar las proteínas. Cuando un ARNm determinado ha cumplido su propósito, se degrada. El proceso de degradación a menudo está dirigido por pequeñas secuencias de ARN llamadas microARN.
En trabajos anteriores, los investigadores demostraron que ciertos ARNm o transcritos de ARN no codificantes, en lugar de ser degradados por los microARN, pueden cambiar las tornas de los microARN y conducir a su destrucción a través de una vía llamada degradación de microARN dirigida al objetivo, o TDMD. "Esta vía conduce a una rápida renovación de ciertos microARN dentro de la célula", dice la exestudiante graduada de Bartel Lab, Elena Kingston.
Kingston quería comprender mejor las funciones de la vía TDMD en las células. "Quería llegar al 'por qué'", dijo. "¿Por qué los microARN están regulados de esta manera y por qué es importante en un organismo?"
El trabajo anterior sobre la vía TDMD se realizó principalmente en células cultivadas. Para el nuevo estudio, los investigadores decidieron utilizar la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. Un modelo de mosca podría proporcionar más información sobre cómo funcionaba la vía en un organismo vivo, incluso si tenía o no un efecto en la aptitud del organismo o si era esencial para la supervivencia.
Los investigadores crearon un modelo para estudiar TDMD utilizando moscas con mutaciones en un gen esencial de la vía TDMD llamado Dora (el gen humano equivalente se llama ZSWIM8, como se detalla en este artículo). Se vio que muy pocas moscas con mutaciones en Dora llegaron a la edad adulta. La mayoría murió temprano en el desarrollo, lo que sugiere que la vía TDMD probablemente fue importante para su viabilidad embrionaria.
Poniendo un dedo en los factores desencadenantes de la vía TDMD
Si bien los microARN no necesitan muchos pares de bases complementarios para unirse y regular sus objetivos de ARNm, ocurre lo contrario en la vía TDMD. Para funcionar correctamente, la vía TDMD necesita un disparador muy específico, que puede ser un ARNm que codifica proteínas o un ARN no codificante. "Lo que es único acerca de un disparador es que tiene un sitio al que se puede unir el microARN que tiene mucha complementariedad con el microARN", dijo Kingston.
Durante el aislamiento de la pandemia de COVID-19 temprana, Kingston se propuso escribir un programa que pudiera detectar los posibles desencadenantes de la degradación de microARN en Drosophila en función de sus secuencias. El programa arrojó miles de resultados y los investigadores se pusieron a trabajar para determinar qué sitios eran los mejores candidatos para probar en moscas.
"Tan pronto como pudimos regresar al laboratorio [después del cierre], tomé a nuestros 10 candidatos principales y traté de perturbarlos en moscas", dijo. "Afortunadamente para mí, aproximadamente la mitad de ellos terminaron haciendo ejercicio".
Estos seis nuevos desencadenantes duplican con creces la lista de secuencias de ARN conocidas que pueden dirigir la degradación de los microARN. Para llevar este hallazgo un paso más allá, los investigadores realizaron un análisis de lo que les sucedió a las moscas cuando se interrumpió un disparador.
Los investigadores encontraron que uno de los desencadenantes, un ARN largo no codificante, juega un papel en el desarrollo adecuado de la cutícula, o la capa exterior impermeable de un embrión de mosca. "Nos dimos cuenta de que cuando perturbamos este disparador, las cutículas de los embriones de mosca tenían una elasticidad alterada", dijo Kingston. "Cuando sacamos los embriones de sus cáscaras de huevo, pudimos ver estas cutículas expandirse e hincharse".
Debido al fenotipo hinchado, Kingston decidió nombrar a la larga marge de ARN no codificante en honor a la tía Marge, un personaje de la serie Harry Potter. En "Harry Potter y el prisionero de Azkaban", las burlas de la tía Marge llevan a Harry a realizarle magia accidentalmente, lo que hace que se infle y se aleje flotando.
En el futuro, Kingston, quien desde entonces se graduó y comenzó una carrera en la industria biotecnológica, espera que los investigadores tomen la iniciativa para aprender las funciones de otros disparadores de TDMD. "Todavía tenemos varios otros factores desencadenantes [de este documento] donde no se conoce un papel biológico para ellos en la mosca", dijo. "Creo que esto abre el campo para que otros entren y hagan las preguntas:'¿Dónde están actuando estos disparadores? ¿Qué están haciendo? ¿Y cuál es el fenotipo cuando los pierdes?'" + Explora más
