Tras la pista de los procesos de autocuración

Los bioquímicos revelan información sobre la extraordinaria capacidad regenerativa

25.09.2019 - Alemania

Los planarians son gusanos planos con la capacidad extraordinaria de restaurar partes heridas o perdidas de su cuerpo. Se sabe desde hace tiempo que un grupo particular de proteínas - conocidas como proteínas PIWI - son esenciales para esta capacidad de regeneración. Un equipo de investigadores de la Universidad de Bayreuth, dirigido por el bioquímico Dr. Claus Kuhn, revela ahora con más detalle el modo de acción de estas proteínas. En la revista "Genes & Development", los científicos presentan los resultados de sus investigaciones, que prometen avanzar en la comprensión molecular de los procesos de regeneración.

Protección de la información genética

Grupos de investigación de todo el mundo están investigando la asombrosa capacidad regenerativa de los planificadores. Su trabajo ha sido revolucionado por la combinación de métodos bioquímicos con técnicas de alto rendimiento acopladas a la bioinformática. El estudio de Bayreuth se centra en Schmidtea mediterranea, la especie modelo planaria que mejor se estudia. Sus células madre contienen las proteínas SMEDWI-2 y SMEDWI-3. Sin estas proteínas del grupo de las proteínas PIWI, los platelmintos no pueden regenerarse, y mucho menos seguir siendo viables. Los investigadores de Bayreuth descubrieron que las dos proteínas mencionadas se unen a pequeños RNAs, conocidos como piRNAs. Esto permite a estos últimos reconocer y degradar los genes saltadores (transposones). Es importante destacar que los genes saltarines tienen el hábito de cambiar constantemente su posición dentro del genoma, desencadenando así mutaciones. Al degradar los transposones y hacerlos inofensivos, los piRNAs hacen una importante contribución a la estabilidad de la información genética, especialmente en las células madre planas. De esta manera, los científicos están ahora más cerca de entender cómo las células madre de los planarios mantienen la flexibilidad necesaria para regenerar partes del cuerpo sin destruirse a sí mismos al mismo tiempo.

"Los piRNAs también tienen este efecto estabilizador en los humanos, pero sólo se encuentran en nuestras células germinales. Los planificadores, en contraste, tienen un gran número de piRNAs en células madre pluripotentes adultas, las cuales se diferencian y desarrollan en varios tipos de tejido. Por lo tanto, los planificadores son un organismo modelo ideal para investigar el modo de acción de los ARNpi," dice el Dr. Claus Kuhn.

Otra función de los piRNAs: degradación de los RNAs mensajeros

Además, los investigadores de Bayreuth han descubierto otra función para SMEDWI-3: algunos piRNAs que SMEDWI-3 se une para no atacar posteriormente a los genes saltadores, sino que reconocen los mRNAs. Estas moléculas, también conocidas como "ARN mensajero", contienen información para la síntesis de proteínas. En algunos casos, son degradados por los piRNAs ligados a SMEDWI-3, en otros casos sólo son ligados por SMEDWI-3 y posiblemente incluso protegidos de la degradación.

"Nos sorprendimos mucho cuando encontramos esta función adicional de SMEDWI-3, que ocurre independientemente de la degradación de los genes saltadores. Parece posible que algunos piRNAs unidos a SMEDWI-3 se utilicen para la degradación de los mRNAs porque esto mantiene a las células madre en un estado más estable de pluripotencia. La pluripotencia podría verse comprometida si se dispone de demasiado ARN mensajero y se utiliza para la síntesis de proteínas. Sin embargo, aún no está claro cuál es el propósito final de la unión de SMEDWI-3 a los ARN mensajeros, cuando no conduce a la degradación del ARN. Esto es lo que esperamos descubrir en el futuro", dice Iana Kim, primera autora del nuevo estudio y estudiante de doctorado en el laboratorio del Dr. Claus Kuhn.

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