La Decodificación de Genes Obedece las Normas del Tráfico

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Uno de los procesos más básicos de la vida - la transcripción del código genético - se asemeja al tráfico, incluyendo embotellamientos, accidentes y una fuerza policial que controla el flujo de los vehículos. Este sorprendente hallazgo, reportado recientemente por investigadores del Instituto Weizmann en Nature Communications, puede facilitar el desarrollo de una nueva generación de medicamentos para tratar una variedad de trastornos.

De hecho, la transcripción involucra un paso parecido al movimiento de un vehículo: las enzimas "viajan" a lo largo de "pistas" de genes, creando moléculas que posteriormente son traducidas en diversas proteínas relacionadas a la vida de la célula. En el nuevo estudio, un equipo de investigación dirigido por la Profa. Rivka Dikstein, del Departamento de Química Biológica, ha encontrado que, como en el caso de los vehículos en una carretera, también las enzimas de transcripción deben mantener una cierta distancia entre ellas para poder llegar de forma segura a su destino. Además de Dikstein, el equipo incluyó al Dr. Nadav Marbach-Bar, Amitai Ben-Noon, Shaked Ashkenazi, Ana Tamarkin-Ben Harush, la Dra. Tali Avnit-Sagi y el profesor Michael Walker.

Los científicos rastrearon la transcripción de genes que codifican pequeñas moléculas reguladoras denominadas microARNs. Trabajando con células humanas, experimentaron con diferentes tasas de transcripción: una tasa alta, en la que las enzimas se ponen en marcha en ráfagas, y una baja, a intervalos mayores, en la que las enzimas se ponen en marcha de forma individual. Los experimentos produjeron un hallazgo paradójico: cuando se pusieron en marcha las enzimas de transcripción a una tasa alta, la cantidad de microARNs producidos se redujo; por el contrario, cuando las enzimas se pusieron en marcha a intervalos mayores, la producción de microARNs fue más eficiente.

Resultó que cuando se pusieron en marcha las enzimas a una taza alta, una inmediatamente después de la otra, se produjo un embotellamiento: cuando la primera enzima se detuvo en un "bache en la carretera" - una señal molecular que crea una pausa en la transcripción - las enzimas siguientes se estrellaron contra ella, cayendo de la “pista” de genes. Naturalmente, tales "accidentes de tráfico" redujeron la cantidad de microARNs producidos. En cambio, cuando las enzimas se pusieron en marcha, una por una, mantuvieron una distancia segura: cada una tenía tiempo suficiente para reducir la velocidad en el "golpe" y pudo crear con éxito una molécula de microARN. En otras palabras, la tasa baja de liberación de enzimas individuales demostró ser un método más eficiente para la creación de microARNs.

Debido a que estos hallazgos arrojan nueva luz sobre la fabricación de microARNs, podrían ayudar en el diseño de medicamentos basados en estas moléculas. Descubierto en fechas tan recientes como en la década de 1990, los microARNs prometen servir como futuros tratamientos, ya que pueden ayudar a controlar la expresión de genes - por ejemplo, el bloqueo de la actividad de genes cancerígenos. Esta capacidad es particularmente valiosa cuando un proceso molecular necesita ser manipulado al nivel más profundo posible, en el interior del núcleo de la célula.

En un sentido más fundamental, el nuevo estudio ayuda a revelar cómo se regula la transcripción. Por ejemplo, el estudio ha demostrado que durante una inflamación, cuando el cuerpo está en peligro de invasión por un virus o una bacteria, la liberación de los microARNs anti-inflamatorios es suspendida temporalmente. La suspensión se produce debido a que la inflamación aumenta la velocidad de liberación de las enzimas de transcripción, creando embotellamientos viales que reducen la producción de microARNs. Esta reducción, a su vez, "gana tiempo" para la inflamación, ya que le da la oportunidad de llevar a cabo su función de curación antes de que sea terminada por los microARNs.

Por último, este estudio ayuda a explicar un hallazgo anterior en el laboratorio de Dikstein: en genes más largos, las enzimas de transcripción tienden a ser liberadas a una velocidad baja, es decir, con grandes intervalos entre cada enzima. Entre más largo sea el gen, mayor es el riesgo de que tenga "protuberancias" moleculares que puedan crear atascos viales, causando el descarrilamiento durante la transcripción. Por lo tanto, las enzimas de transcripción yendo a lo largo de estos genes a un ritmo menor pueden hacer su trabajo de manera más eficiente que las enzimas liberadas a intervalos cortos.