Estudio revela un papel descomunal de la región del ARNm en la expresión de ajuste
ARRIBA: Un ribosoma (púrpura) que traduce el ARNm (naranja) en proteína (rojo) ISTOCK.COM, SELVANEGRA
Cuando se trata de controlar Según la cantidad de proteína producida en función de un código genético, las células tienen una variedad de herramientas a su disposición: por ejemplo, agregar marcas epigenéticas a un gen puede hacer que sea menos accesible para ser copiado en el ARNm, o las células pueden producir más o menos del mismo. factores de transcripción que inician el proceso. Ahora, un artículo publicado el 17 de enero en Cell Systems utiliza un método novedoso para concentrarse en un mecanismo de control menos estudiado: pequeños cambios en una región de inicio de ARNm que afectan la eficiencia con la que la transcripción atrae a los ribosomas y, por lo tanto, la cantidad de proteína que se produce.
Este estudio utiliza una forma ingeniosa de poder monitorear la unión de los ribosomas a las regiones de inicio, Maria Barna, genetista en la Universidad de Stanford que no participó en el estudio, le dice a The Scientist. Usando este método, los investigadores identificaron una gran cantidad de elementos reguladores cis potenciales, que diversifican la expresión génica muy profundamente, algunos más de 1000 veces. Esto fue muy emocionante e inesperado.
Estudios anteriores habían establecido que la actividad de traducción puede variar entre los ARNm y que los cambios en el área de inicio de estas transcripciones, conocidas como regiones no traducidas 5-prime (5’UTR) , puede estar asociado con enfermedades. Wendy Gilbert, bioquímica molecular de la Universidad de Yale y autora principal del estudio, tenía un interés de larga data en cómo la información regulatoria en el extremo cinco primo de un mensajero El ARN controla la expresión génica a nivel de la traducción, le dice a The Scientist. (DART).
Para DART, se incuban numerosas 5’UTR sintéticas de longitud completa en extractos celulares, que contienen los factores necesarios para que comience la traducción, incluidos los ribosomas. Después de dejar que las 5’UTR y los ribosomas se mezclen durante 30 minutos, la mezcla se centrifuga, lo que hace que las 5’UTR que se han unido a un ribosoma se hundan, mientras que las 5’UTR más ligeras que no están unidas flotan. Luego, los investigadores secuenciaron el ARN de ambas fracciones y finalmente compararon cuántos 5’UTR con una secuencia dada lograron reclutar un ribosoma versus cuántos no lo lograron. Usando este método, Gilbert y su equipo encontraron diferencias de hasta 1,000 veces en el reclutamiento de ribosomas entre 5’UTR, que, dice, es lo que esperábamos del trabajo que habíamos estado haciendo, con mucho cuidado, a lo largo de los años, probando cinco 5’UTR a la vezpero ahora podemos probar 10 000.
Luego utilizaron este enfoque de alto rendimiento para investigar cómo la estructura secundaria afecta el inicio de la traducción. Al insertar estructuras estables de bucle de tallo en posiciones variables de diferentes 5’UTR, observaron que el reclutamiento de ribosomas se inhibía de manera diferente dependiendo de dónde se colocaran los bucles de tallo. Hubo casos en los que mover el sitio de inserción tres nucleótidos cambió totalmente el efecto: lo pusiste en un lugar y aplastó la traducción, que es lo que esperábamos. Y luego lo mueves un poco, y ahora no inhibe la traducción en absoluto, recuerda Gilbert. En investigaciones futuras, Gilbert planea usar DART para investigar más a fondo las reglas de iniciación de la traducción. UTR que influyen en la fuerza con la que la región recluta ribosomas. Uno de esos motivos eran secuencias que contenían tramos largos del ácido nucleico uridina, que estimulaba el reclutamiento de ribosomas. También descubrieron que las 5’UTR con mayor reclutamiento de ribosomas tendían a tener secuencias ricas en AU, mientras que aquellas con menor reclutamiento de ribosomas tenían más secuencias ricas en C.
Las secuencias que identificaron [] serán muy cambio de dogma en nuestra capacidad para comprender la especificidad del control de traducción, dice Barna. Llama nuestra atención sobre estos elementos regulatorios traslacionales que están muy poco explorados. Al demostrar que estos elementos pueden tener efectos tan profundos en la expresión génica, el estudio revela una nueva capa de control sobre cómo se activan y desactivan los productos genéticos, dice.
Shu-Bing Qian, un biólogo de la Universidad de Cornell que no participó en el estudio, está de acuerdo en que usar un grupo de secuencias sintéticas para monitorear la carga de ribosomas es un enfoque inteligente. Sin embargo, escribe en un correo electrónico a The Scientist, el sistema libre de células es una limitación ya que la carga de ribosomas en los lisados no refleja necesariamente la situación dentro de las células y la tasa a la que se La descomposición de las transcripciones de ARNm dentro de las células también afectaría su tasa de traducción.
Sin embargo, para Gilbert, fue una decisión deliberada establecer DART usando extractos en lugar de células, ya que ella y su equipo buscaban separar los efectos de la secuencia de ARNm en múltiples pasos de la producción de proteínas. Como las regiones reguladoras pueden afectar la estabilidad del ARN, la localización del ARN y el reclutamiento de ribosomas, querían establecer un sistema en el que pudieran medir solo un paso y estar seguros de que las diferencias que estábamos midiendo provenían de una cosa, el reclutamiento de ribosomas.
Todos los expertos que hablaron con The Scientist sobre el estudio señalan el potencial de esta tecnología para encontrar formas de optimizar las terapias de ARNm, como las vacunas de ARNm, y mejorar el resultado de la traducción.  ;
Hay mucho interés en encontrar estos elementos reguladores también desde el punto de vista de las terapias de ARN, dice Barna.