Para que todo funcione sin problemas en las células vivas, la información genética debe ser correcta. Pero desafortunadamente, los errores en el ADN se acumulan con el tiempo debido a las mutaciones. Las plantas terrestres han desarrollado un modo de corrección peculiar:no mejoran directamente los errores en el genoma, sino más bien de forma elaborada en cada transcripción individual. Investigadores de la Universidad de Bonn han trasplantado esta maquinaria de corrección del musgo Physcomitrium patens a células humanas. Sorprendentemente, el corrector también comenzó a trabajar allí, pero de acuerdo con sus propias reglas. Los resultados ahora se han publicado en la revista Nucleic Acids Research .

En las celdas vivas, hay mucho tráfico, similar a un gran sitio de construcción. En las plantas terrestres, los planos en forma de ADN se almacenan no solo en el núcleo de la célula, sino también en las plantas de energía de la célula (mitocondrias) y las unidades de fotosíntesis (cloroplastos). Estos planos contienen instrucciones de construcción para proteínas que permiten procesos metabólicos. Pero, ¿cómo se transmite la información del modelo en las mitocondrias y los cloroplastos? Esto se hace creando transcripciones (ARN) de las partes deseadas del plano. Esta información luego se usa para producir las proteínas requeridas.

Los errores se acumulan con el tiempo

Sin embargo, este proceso no funciona del todo bien. Con el tiempo, las mutaciones provocan que dentro del ADN se acumulen errores que deben corregirse para obtener proteínas que funcionen perfectamente. De lo contrario, el suministro de energía en las plantas colapsaría. A primera vista, la estrategia de corrección parece bastante burocrática:en lugar de mejorar los errores directamente en el modelo, el ADN, se limpian en cada una de las muchas transcripciones mediante los llamados procesos de edición de ARN.

En comparación con la impresión tipográfica, sería como corregir cada libro individual a mano, en lugar de mejorar las planchas de impresión. "No sabemos por qué las células vivas hacen este esfuerzo", dice la Dra. Mareike Schallenberg-Rüdinger del Instituto de Botánica Celular y Molecular (IZMB) de la Universidad de Bonn. "Presumiblemente, estas mutaciones aumentaron a medida que las plantas se extendieron del agua a la tierra durante la evolución".

En 2019, el equipo de IZMB dirigido por el Prof. Dr. Volker Knoop logró trasplantar procesos de edición de ARN del musgo Physcomitrium patens a la bacteria Escherichia coli. Se demostró que las proteínas reparadoras del musgo también pueden modificar el ARN de estas bacterias.

Ahora, investigadores del Instituto de Botánica Celular y Molecular, junto con el equipo dirigido por el Prof. Dr. Oliver J. Gruss del Instituto de Genética de la Universidad de Bonn, han ido un paso más allá:transfirieron la maquinaria de edición de ARN de el musgo en líneas celulares humanas estándar, incluidas células renales y cancerosas. "Nuestros resultados mostraron que el mecanismo de corrección de la planta terrestre también funciona en las células humanas", informa la primera autora Elena Lesch. "Esto era previamente desconocido".

Pero eso no es todo:las máquinas de edición de ARN PPR56 y PPR65, que solo actúan en las mitocondrias del musgo, también introducen cambios de nucleótidos en las transcripciones de ARN del núcleo celular en células humanas.

Más de 900 objetivos

Sorprendentemente para el equipo de investigación, PPR56 realiza cambios en más de 900 puntos de ataque en objetivos de células humanas. En el musgo, por otro lado, este corrector de ARN solo es responsable de dos sitios de corrección.

"Hay muchas más transcripciones de ARN nuclear en las células humanas que transcripciones mitocondriales en el musgo", explica la Dra. Mareike Schallenberg-Rüdinger. "Como resultado, también hay muchos más objetivos para que los editores ataquen". Aunque los editores siguen un código particular, en esta etapa aún no es posible predecir con precisión dónde las máquinas de edición realizarán cambios en las células humanas.

Sin embargo, la abundancia de objetivos de edición de ARN en células humanas también ofrece la oportunidad de obtener más información sobre los mecanismos básicos de los correctores en estudios posteriores. Esta podría ser la base de métodos para inducir un cambio muy específico en el ARN en células humanas por medio de un corrector.

"Si pudiéramos corregir sitios defectuosos en el código genético con métodos de edición de ARN, esto también ofrecería potencialmente puntos de partida para el tratamiento de enfermedades hereditarias", dice Schallenberg-Rüdinger, mirando hacia el futuro. "Queda por ver si eso funcionará". + Explora más

Los editores de células corrigen errores genéticos