El ARN (ácido ribonucleico) es un primo químico cercano del ADN (ácido desoxirribonucleico) y desempeña un papel crucial en diversas actividades biológicas, incluida la síntesis de proteínas, la regulación genética y la señalización. El ARN disfuncional puede provocar una cascada de problemas celulares y contribuir al desarrollo de enfermedades como el cáncer, trastornos neurodegenerativos e infecciones virales.
Para mantener la salud celular, las células han desarrollado mecanismos complejos para degradar moléculas de ARN dañadas o innecesarias. Uno de esos mecanismos es la descomposición del ARN, un proceso estrictamente regulado que garantiza la destrucción oportuna de las moléculas de ARN cuando ya no son necesarias. Sin embargo, los detalles moleculares de cómo las células ejecutan esta destrucción del ARN han sido difíciles de alcanzar hasta ahora.
En su innovador estudio, el equipo de UC Berkeley, dirigido por la profesora Rebecca Voorhees y el académico postdoctoral Dr. Michael Taverner, se centró en un tipo específico de desintegración del ARN llamado vía de desintegración exonucleolítica de 3' a 5'. Esta vía es responsable de la degradación de las moléculas de ARN desde el extremo 3' (la cola) hasta el extremo 5' (la cabeza) y desempeña un papel fundamental en la regulación de la expresión genética y el recambio de ARN.
Utilizando una combinación de técnicas bioquímicas y estructurales de vanguardia, los investigadores pudieron determinar la estructura molecular y el mecanismo de un complejo proteico llamado exosoma nuclear, que es la maquinaria central responsable de la desintegración exonucleolítica de 3' a 5'. Descubrieron que el exosoma nuclear es un conjunto altamente orquestado de múltiples proteínas que trabajan juntas para desenrollar la molécula de ARN y facilitar su degradación paso a paso.
Además, los investigadores identificaron componentes proteicos específicos del exosoma nuclear que reconocen y se unen a diferentes tipos de moléculas de ARN, asegurando que solo se degraden las moléculas de ARN objetivo. Esta selectividad es fundamental para prevenir la destrucción indiscriminada del ARN y mantener la homeostasis celular.
"Este estudio proporciona la primera comprensión molecular detallada de cómo las células destruyen el ARN a través de la vía de desintegración exonucleolítica de 3' a 5'", dice el profesor Voorhees. "Creemos que estos conocimientos tendrán amplias implicaciones para comprender cómo la disfunción del ARN conduce a la enfermedad y ofrecerán nuevas oportunidades para intervenciones terapéuticas dirigidas a las vías de degradación del ARN".
Los hallazgos de este estudio podrían allanar el camino para el desarrollo de nuevos tratamientos para enfermedades en las que está implicada la disfunción del ARN. Al manipular la actividad o los componentes del exosoma nuclear, es posible restaurar la homeostasis del ARN y corregir los defectos celulares que contribuyen a la progresión de la enfermedad.
Se necesitan más investigaciones para explorar las posibles aplicaciones terapéuticas de atacar las vías de descomposición del ARN, pero este innovador estudio ha sentado las bases para comprender cómo las células destruyen el ARN y proporciona una hoja de ruta para futuras investigaciones en el campo de la biología del ARN.
