Un nuevo catalizador de ARN del laboratorio
En el camino de la evolución: una molécula de ARN catalíticamente activa que une específicamente grupos metilo a otros ARN
Las enzimas permiten reacciones bioquímicas que de otra manera no tendrían lugar por sí mismas. En la naturaleza, son sobre todo las proteínas las que funcionan como enzimas. Sin embargo, otras moléculas también pueden realizar reacciones enzimáticas, por ejemplo los ácidos ribonucleicos, ARN. Estos se denominan ribozimas.
El ribozyme (verde) que se muestra esquemáticamente se une al ARN objetivo (azul) mediante el emparejamiento de bases e instala el grupo metilo (bandera roja) en un sitio definido de una adenina seleccionada. El producto de la reacción m1A se muestra en el círculo rojo.
Claudia Höbartner, University of Würzburg
En este campo, el grupo de investigación de la profesora de química Claudia Höbartner está reportando un avance científico: Su equipo en la Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) en Baviera, Alemania, ha desarrollado un ribozima que puede fijar un pequeño cambio químico muy específico en un lugar muy específico en un ARN objetivo.
Más precisamente: el ribozyme transfiere un único grupo metilo a un átomo de nitrógeno exactamente definido del ARN objetivo. Esto lo convierte en el primer ribozima de metil transferasa conocido en el mundo. Por consiguiente, el grupo de Höbartner le ha dado el nombre corto de MTR1.
En la revista Nature el grupo presenta detalles sobre el nuevo ribozyme. En el ARN objetivo, produce el nucleósido metilado-1-metiladenosina (m1A). El grupo metilo se transfiere desde una nucleobase de guanina metilada libre (O6-metilguanina, m6G) en una bolsa de unión del ribozima.
Ribozimas en evolución
El ribozyme descubierto en el Instituto de Química Orgánica de la JMU arroja luz sobre un interesante aspecto de la evolución. Según la "hipótesis del mundo del ARN", el ARN fue una de las primeras moléculas de almacenamiento de información y de actividad enzimática. Ribozimas similares a las desarrolladas por Claudia Höbartner y su equipo pueden haber producido ARN metilado en el curso de la evolución. Esto a su vez puede haber llevado a una mayor diversidad estructural y por lo tanto funcional de las moléculas de ARN.
En la naturaleza, los grupos metilo se instalan en los ARN por medio de enzimas proteínicas especializadas. Estas proteínas utilizan cofactores que contienen componentes similares a los del ARN. "Es razonable suponer que estos cofactores podrían ser 'restos' evolutivos de anteriores ARN enzimáticamente activos. Por lo tanto, nuestro descubrimiento podría imitar a un ribozyme que posiblemente se haya perdido en la naturaleza hace mucho tiempo", dice Claudia Höbartner.
En el laboratorio, se pueden encontrar ribozimas nuevas o naturalmente extinguidas por un método llamado evolución in vitro. "Parte de muchas secuencias diferentes de ARN sintético, y es análogo a encontrar una aguja en el pajar", dice el coautor Mohammad Ghaem Maghami, un investigador postdoctoral del grupo Höbartner.
El nuevo ribozyme también actúa sobre el ARN natural
Los autores también han podido demostrar que el MTR1 puede instalar un solo grupo metilo no sólo en las estructuras de ARN sintético sino también en las cadenas de ARN natural que se encuentran en las células.
Es probable que esta noticia llame mucho la atención de los biólogos celulares, entre otros. La razón de esto es que la metilación del ARN puede ser considerada como un interruptor de encendido o apagado bioquímico. Tiene un papel clave en el funcionamiento de las estructuras de ARN y puede controlar muchos procesos vitales en la célula.
Se espera que el ribozima MTR1, recientemente desarrollado, sea un instrumento útil para una amplia gama de esferas de investigación en el futuro. "Por ejemplo, podría ayudar a comprender mejor la interacción de la metilación, la estructura y la función del ARN", explica la estudiante de doctorado de la Universidad de Michigan, Carolin Scheitl, primera autora de la publicación en Nature.
Los próximos pasos de los investigadores
Muchos nuevos proyectos se basarán en estos resultados. El grupo de Höbartner pretende resolver la estructura de su nuevo ribozyme y revelar el detallado mecanismo químico de la metilación catalizada por el ARN. Con los métodos ahora establecidos, su equipo también será capaz de desarrollar ribozimas para una variedad de otras reacciones.
Según el profesor de la JMU, estas ribozimas también ofrecen una excelente posibilidad de controlar el emparejamiento de bases Watson-Crick y de instalar etiquetas fluorescentes para la obtención de imágenes de ARN.
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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