¿Cómo y por qué envejecen nuestros órganos?
Especialistas en bioinformática exploran los mecanismos moleculares del envejecimiento
Un equipo dirigido por los expertos en bioinformática Andreas Keller y Fabian Kern, de la Universidad del Sarre, junto con investigadores de la Universidad de Stanford, ha obtenido nuevos conocimientos sobre las manifestaciones del envejecimiento a nivel molecular. Han descubierto que el proceso de lectura de la información genética no transcurre con la misma fluidez en los individuos mayores que en los más jóvenes. Estos cambios en el proceso de transcripción se deben a determinadas moléculas de ARN que influyen en la actividad de los genes individuales y determinan así las proteínas que produce el organismo, alteraciones fisiológicas que pueden tener una enorme repercusión en el metabolismo del cuerpo. Su investigación se ha publicado en la revista Nature Biotechnology.
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¿Cómo y por qué envejecen nuestros órganos? Para responder a esta pregunta, un grupo de investigadores de Saarbrücken y Stanford han estudiado una parte de los mecanismos moleculares que subyacen al envejecimiento. Un equipo dirigido por Andreas Keller, catedrático de Bioinformática Clínica de la Universidad de Saarbrücken, examinó los órganos de ratones a lo largo de su vida y descubrió que la cantidad de pequeños ARN no codificantes (sncARN) expresados en los órganos difería significativamente en función de la edad de los ratones. Hemos identificado una serie de moléculas de ARN cuya abundancia aumenta con la edad, así como otras cuya presencia disminuye significativamente", explica Andreas Keller, que también dirige un equipo de investigación del Departamento de Bioinformática Clínica del Instituto Helmholtz de Investigación Farmacéutica del Sarre (HIPS). El HIPS es una rama del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones (HZI) de Braunschweig y se gestiona conjuntamente con la Universidad del Sarre.
Algunos sncRNA regulan específicamente las cantidades de moléculas de ARN mensajero (ARNm). Estas moléculas de ARNm transmiten las instrucciones genéticas codificadas en el genoma (ADN) a la maquinaria de producción de proteínas de la célula. Esencialmente, hacen copias de segmentos del ADN en la célula, un proceso conocido como transcripción. De este modo, el ARNm codifica el modelo químico utilizado para producir proteínas individuales, que a su vez controlan la mayoría de los procesos metabólicos del cuerpo. Si comparamos el ADN del organismo con un libro de cocina que contiene todas las recetas de proteínas, el ARNm copia las recetas individuales a partir de las cuales se crean los platos correspondientes (proteínas)", explica Viktoria Wagner, biotecnóloga y autora principal del artículo que presenta los resultados de la investigación del equipo. Pero si las moléculas de ARNm son bloqueadas por otros ARN, el proceso traductor se inhibe, con el resultado de que no se producen más proteínas. Si se inhibe la producción de proteínas, esto repercute en el metabolismo de las células y los órganos y, en última instancia, también afectará al proceso de envejecimiento de todo el organismo", explicó Wagner.
El equipo de investigación de Saarbrücken ha podido describir firmas y patrones moleculares asociados al envejecimiento. Algunas de estas firmas moleculares son de carácter general, es decir, se identificaron en cada uno de los órganos estudiados, mientras que otras resultaron ser específicas de órganos concretos. El profesor Andreas Keller, que junto con su equipo de Saarbrücken utilizó programas informáticos de bioinformática para analizar las enormes cantidades de datos de secuenciación generados, afirmó: "Una molécula en particular mostró efectos muy fuertes en el hígado". Otros experimentos mostraron el sorprendente resultado de que algunos de los mecanismos implicados son reversibles, al menos a nivel molecular".
En futuras investigaciones, los bioinformáticos planean examinar las moléculas de ARN con más detalle y esperan que puedan utilizarse para desarrollar marcadores de envejecimiento para determinados órganos. Al desarrollar este tipo de biomarcadores, esperamos poder observar el proceso de envejecimiento de las personas mediante un análisis de sangre", afirma Keller. Podría ser un avance especialmente interesante, ya que el proceso de envejecimiento sigue siendo una de las principales causas de muchas de las enfermedades más comunes.
Potencialmente, esto podría abrir otras oportunidades en biomedicina. Sabemos que las enfermedades infecciosas a veces someten a nuestras células a un enorme estrés, lo que puede acelerar su envejecimiento", explica Fabian Kern, jefe de grupo de investigación junior del HIPS. Kern, doctor en bioinformática, contribuyó decisivamente al desarrollo de las herramientas informáticas utilizadas en el estudio y explicó la importancia de la investigación actual de la siguiente manera: Gracias a los últimos métodos y tecnologías de aprendizaje automático, podemos clasificar con precisión las distintas vías de señalización molecular. A partir de los conocimientos adquiridos, esperamos obtener nuevos enfoques para desarrollar fármacos innovadores, por lo que ya nos encontramos en una fase temprana del proceso de descubrimiento de medicamentos". Mientras que los fármacos convencionales actúan a nivel de las proteínas, nuestro enfoque implicaría cambios selectivos a nivel del ARN mensajero".
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