El nuevo método permite un control preciso de los genes por medio de la luz
El estudio mejora la caja de herramientas de investigación con una nueva herramienta de gran potencial
Un novedoso interruptor óptico permite controlar con precisión la vida útil de las "copias" genéticas. Estas son utilizadas por la célula como instrucciones de construcción para la producción de proteínas. El método fue desarrollado por investigadores de las universidades de Bonn y Bayreuth. Puede hacer avanzar significativamente la investigación de los procesos dinámicos en las células vivas.
Cuando se ilumina (derecha), la molécula PAL se une al aptámero (bucle azul en la parte superior izquierda). Por lo tanto, la etiqueta hecha de ARN regulador ya no puede unirse al ARNm. De esta manera no se degradará.
© Sebastian Pilsl/AG Mayer/Uni Bonn
Hablando metafóricamente, cada célula humana contiene en su núcleo una enorme biblioteca de decenas de miles de libros, los genes. Cada uno de estos libros a su vez contiene las instrucciones de construcción de una proteína. Cuando la célula necesita una cierta proteína, se hace una transcripción de las instrucciones correspondientes. Estas transcripciones se llaman ARNm (el ARN es una forma de ADN ligeramente modificada).
Un mecanismo celular asegura que las transcripciones de ARNm sean "trituradas" nuevamente después de un corto tiempo. Esto asegura que la proteína sólo se produzca durante el tiempo que realmente se necesite. Hace varias décadas, a los investigadores se les ocurrió la idea de utilizar esta trituradora para sus propios fines: Adjuntando específicamente un marcador a ciertos ARNm, se aseguran de que las transcripciones no se utilicen como instrucciones de construcción en absoluto, sino que se destruyan inmediatamente: un proceso también conocido como silenciamiento de ARN. La célula carece entonces de la proteína correspondiente. Esto hace posible averiguar de qué función sería realmente responsable.
La molécula bacteriana como interruptor dependiente de la luz
El enfoque que los grupos de Bonn y Bayreuth han publicado ahora se basa en este método. Sin embargo, no es ni mucho menos tan crudo, pero permite un control mucho más diferenciado sobre la vida útil de las copias de ARNm. "Utilizamos una molécula bacteriana para controlar la trituración de las transcripciones de ARNm con la ayuda de la luz", explica el Prof. Dr. Günter Mayer, que dirige el Grupo de Investigación de Biología Química y Química Médica del Instituto LIMES de la Universidad de Bonn.
La molécula bacteriana con la abreviatura PAL actúa como una especie de interruptor. Cambia su forma bajo la influencia de la luz azul. En el proceso, se expone una bolsa que puede unirse a ciertas moléculas. "Buscamos en una enorme biblioteca de moléculas de ARN cortas producidas artificialmente llamadas aptámeros", dice Mayer. "Finalmente encontramos un aptámero que coincide con el bolsillo de la molécula PAL."
Los investigadores han acoplado ahora este aptámero a uno de los marcadores moleculares que pueden adherirse a los ARNm y liberarlos así para su degradación. "Cuando irradiamos la célula con luz azul, el PAL se une al marcador a través del aptámero y así lo pone fuera de acción", explica el colega de Mayer, Sebastian Pilsl. "El ARNm no se destruye, sino que se traduce a la proteína correspondiente". Tan pronto como los investigadores apagan la luz azul, el aptámero libera la etiqueta de nuevo. Ahora puede adherirse al ARNm, que es entonces triturado.
Esto permitirá en el futuro a los investigadores investigar exactamente dónde y cuándo se necesita una proteína en una célula, simplemente sumergiendo un área de la célula en luz azul en un momento determinado y luego mirando las consecuencias. En el presente estudio lo aplicaron a las proteínas que desempeñan un papel importante en la regulación del ciclo y la división celular. La combinación de aptámero y marcador de degradación se introduce en la célula mediante ingeniería genética. Esto significa que genera la señal de degradación dependiente de la luz por sí misma; no tiene que ser suministrada desde el exterior.
Las transcripciones de los genes pueden ser desactivadas específicamente
El aptámero puede combinarse con cualquier marcador, cada uno de los cuales sirve a su vez como señal de trituración para un ARNm específico. "Por lo tanto, este método puede utilizarse para desactivar prácticamente todas las moléculas de ARNm de la célula de manera controlada", subraya el Prof. Dr. Andreas Möglich de la Universidad de Bayreuth. En el estudio piloto recientemente publicado, todo funcionó de forma simple y fiable. Por lo tanto, los investigadores ven un gran potencial en su método para la investigación de los procesos dinámicos en las células y organismos vivos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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