La investigación, realizada por un equipo de científicos dirigido por el profesor Hashim M. Al-Hashimi de la Universidad de Duke, se centró en una máquina molecular conocida como ARN polimerasa, que actúa como un regulador maestro de la transcripción. Esta máquina molecular lee el código genético del ADN y lo utiliza como plantilla para construir moléculas de ARNm que llevan las instrucciones genéticas a otras partes de la célula para la síntesis de proteínas.
Uno de los desafíos durante la transcripción es la posibilidad de que la ARN polimerasa se deslice o se detenga, lo que provoca errores en la síntesis de ARNm y mutaciones potencialmente dañinas en la información genética de la célula. Para evitar estos errores, las células emplean un sofisticado mecanismo de corrección que involucra una región dentro de la ARN polimerasa conocida como "regla molecular".
El profesor Al-Hashimi y su equipo descubrieron que la regla molecular logra su precisión no mediante una medición precisa sino mediante cambios conformacionales dinámicos que permiten a la ARN polimerasa "detectar" rápidamente cuando la transcripción se realiza de manera incorrecta. Esta flexibilidad garantiza que cualquier error se detecte y corrija antes de que provoque alteraciones permanentes en la molécula de ARNm.
El equipo de investigación utilizó técnicas biofísicas avanzadas, incluida la transferencia de energía por resonancia de fluorescencia de una sola molécula (smFRET) y simulaciones de dinámica molecular, para descubrir la naturaleza dinámica de la regla molecular y su papel en el mantenimiento de la fidelidad transcripcional. Estas técnicas proporcionaron información en tiempo real sobre los cambios estructurales que ocurren durante la transcripción y permitieron a los científicos observar la regla molecular en acción.
Los hallazgos arrojan nueva luz sobre la interacción crítica entre la dinámica estructural y la función biológica en los procesos celulares, revelando la elegancia y precisión de los mecanismos moleculares que emplean las células para garantizar la precisión en la transferencia de información. Comprender estos mecanismos tiene implicaciones potenciales para comprender y potencialmente tratar enfermedades y trastornos genéticos que surgen de errores en la transcripción de ADN a ARN.
El estudio, publicado en la prestigiosa revista Nature, destaca la importancia de la investigación interdisciplinaria en la interfaz de la química, la biología y la física para avanzar en nuestra comprensión de los procesos celulares complejos. Al descubrir los secretos de la transferencia de información celular, los científicos continúan allanando el camino para enfoques innovadores en el campo de la genética, abriendo nuevas vías para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades.
