La investigación puede servir
para encontrar pequeñas moléculas que impidan la replicación de determinados
virus
Desenterrar los “elementos
estructurales perdidos” del ácido ribonucleico (ARN), que fueron funcionales en
el pasado, para entender las primeras fases de la evolución bioquímica, es
decir, de la vida compleja tal y como la conocemos. Este es uno de los principales
objetivos de una investigación llevada a cabo por tres equipos del Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en colaboración con el Centro
de Investigación en Red de enfermedades hepáticas y digestivas (Instituto de
Salud Carlos III), que se publica en la portada de la revista Annals of New
York Academy of Sciences.
Los científicos han ideado un
nuevo método para buscar en el ARN actual elementos del ARN antiguo que han
sido reprimidos, desdibujados o reorganizados a lo largo de la evolución. El
procedimiento, denominado Arqueología del ARN codificante, podría tener
aplicaciones en virología, ya que abre la puerta a encontrar pequeñas moléculas
capaces de impedir la replicación de determinados virus patógenos, como el de
la hepatitis C.
Los investigadores proponen
estudiar el pasado molecular del ARN mensajero (ARNm), el ácido ribonucleico de
una sola cadena que transfiere a las proteínas la información contenida en el
ADN celular. El objetivo es determinar si estas moléculas de ARN codificante
esconden en su interior elementos estructurales capaces de ser reconocidos por
enzimas actuales con orígenes arcaicos y si estos forman patrones.
“Todos estos factores remiten de
una u otra forma al pasado remoto de la vida dentro de la etapa de su origen,
que conocemos como mundo del ARN. Se trata, por tanto, de describir la historia
evolutiva del ARN observándola con ojos de enzima. De esta forma, trabajamos
como el arqueólogo que explora el pasado remoto y lo interpreta en función de
los objetos que encuentra en los estratos más antiguos”, explica el
investigador del CSIC Jordi Gómez, que ha liderado este trabajo desde el
Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra.
Este trabajo podría abrir el
camino a la detección de pequeñas moléculas que inhiban el reconocimiento
enzimático de un elemento estructural presente en un ARN viral (por ejemplo, de
un virus patógeno), pero no en los ARN de las células que dicho virus infecta.
Usando este método, el equipo de Gómez encontró, entre otros resultados, que el
antibiótico geneticina inhibe también la replicación del virus de la hepatitis
C en células infectadas.
Identificar a “los perdedores”
Los investigadores han
identificado pequeños elementos estructurales de ARN que, en la etapa del
origen de la vida, habrían podido circular libremente, quedando después
integrados en moléculas de ARN de mayor tamaño y con capacidad codificante
(tras la fijación del código genético): los ARN mensajeros celulares y virales
actuales.
El objetivo, por tanto, es abrir
una puerta al entendimiento de la evolución del ARN desde el punto de vista de
“los perdedores” en el proceso. Tanto durante la concatenación de aquellos
elementos circulantes primitivos, como en su posterior participación en la
codificación necesaria para la síntesis proteica, estos habrían perdido muchos
de sus “grados de libertad evolutiva” y funcional originales.
Los factores empleados por los científicos en el estudio -la
"caja de herramientas”- han sido la ribozima (enzima de ARN) Ribonucleasa
P humana y bacteriana, y la enzima Ribonucleasa III de la bacteria Escherichia
coli. Además, han estudiado la radiación ultravioleta C (UV-C), que es capaz de
activar una autoescisión específica en algunas estructuras locales terciarias
del ARN. El “terreno” estudiado ha sido el conjunto de ARNm de los hepatocitos,
el ARN genómico (que funciona como ARNm) del virus de la hepatitis C y de otros
virus relacionados evolutivamente.
La biología molecular desde otro prisma
“Se trata de un método, alternativo y complementario a la
filogenia molecular, para buscar e identificar elementos de ARN del pasado, con
independencia de que sus secuencias se hayan difuminado y su función haya
cambiado”, destaca otro de los autores del trabajo, el investigador del CSIC
Esteban Domingo, del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (centro mixto
del CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid).
Con los ensayos realizados, los científicos han analizado la
capacidad del ARN para reconocer o ser reconocido por los factores estudiados, lo
que aporta información directa sobre los aspectos materiales (como composición,
patrones moleculares, actividad catalítica o localización) de los ARN antiguos.
“La diferencia entre el sistema de investigación evolutiva
que hemos puesto a punto y los métodos filogenéticos convencionales es clara,
ya que estos basan sus análisis en representaciones, en comparar las secuencias
de bases del ARN, que, en el fondo, no son sino los mapas y planos de sus
estructuras”, indica otro de los autores del trabajo, el investigador del CSIC
Carlos Briones, del Centro de Astrobiología (mixto del CSIC y el INTA).
“Nuestra propuesta es una puerta abierta hacia una biología
cualitativa. Estudiamos directamente las moléculas, vamos a lo material y no a
lo que se representa. Superamos así, hablando en términos filosóficos, la
crítica de Wittgenstein a los límites de la representación para el
conocimiento, según el cual los planos de una caldera nunca explotan. Esto nos parece importante, porque supone un
salto epistémico en la biología molecular estructural y evolutiva”, concluye
Gómez
Fuente: CSIC
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