Para cuando llegue al final de esta oración, el plegamiento de ARN habrá tenido lugar en su cuerpo más de 10 billones de veces. El plegamiento de ARN es esencial para la vida, pero debido a que ocurre tan rápidamente, los investigadores tienen dificultades para estudiar el proceso.
"El plegamiento de ARN durante la transcripción es una de las piezas biológicas más grandes y esenciales de las que no sabemos nada comparativamente", dijo Julius B. Lucks de la Universidad Northwestern. "Es un proceso extremadamente antiguo, y ocurre cada vez que un gen esexpresado en una celda. Pero nunca hemos sido capaces de arrojar suficiente luz sobre este proceso ".
El grupo de Lucks puede finalmente poder poner el misterio a descansar. Muchos años de investigación en el laboratorio de Lucks han culminado en una plataforma tecnológica que proporciona una representación de alta resolución del plegamiento de ARN justo cuando se está sintetizando. Permitir a los investigadores verEste proceso biológico crucial podría conducir a futuros descubrimientos en biología básica, expresión génica, virus de ARN y enfermedades.
Lucks, quien es profesor asociado de ingeniería química y biológica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern, y su equipo ya han utilizado la tecnología para ver el plegamiento de un riboswitch, un segmento de ARN que actúa como un "interruptor de luz" genéticopara activar o desactivar la expresión de proteínas en respuesta a una señal molecular, en este caso fluoruro.
Apoyado por los Institutos Nacionales de Salud, la investigación se publicó en línea el 31 de octubre en Naturaleza, biología estructural y molecular . El erudito posdoctoral Eric J. Strobel y el estudiante graduado Kyle E. Watters, ambos en el grupo de Lucks, fueron los primeros autores del artículo. Strobel recibió el "premio a la mejor charla" por esta investigación en la Conferencia de ARN Rust Belt 2016.
Compuesto por largas cadenas de nucleótidos, el ARN es responsable de muchas tareas en el entorno celular, incluida la fabricación de proteínas, el transporte de aminoácidos, la expresión génica y la transmisión de mensajes entre el ADN y los ribosomas. Para realizar estas diferentes funciones, el ARN debese pliegan en estructuras complejas. Aunque los investigadores saben bastante sobre las estructuras finales en las que se pliegan las moléculas de ARN, saben muy poco acerca de cómo esas moléculas se pliegan mientras son sintetizadas por la célula. Existen tecnologías para formar imágenes de plegado de ARN, pero son muybaja resolución y no puede obtener imágenes de los componentes individuales del ARN lo suficientemente rápido como para capturar estos procesos.
"Nuestra tecnología puede capturar una imagen de resolución de nucleótidos de estos ARN a medida que se hacen", dijo Strobel. "Podemos ver cómo cada bloque de construcción individual de ARN está cambiando a medida que se pliega durante la síntesis. Esto nunca se había hecho antes"."
La tecnología de Lucks combina dos componentes existentes: una técnica de secuenciación de próxima generación, que generalmente se usa para secuenciar genomas humanos, y una técnica química para convertir las mediciones de estructura de ARN en grandes datos ". En lugar de tratarlo como un secuenciador genómico,"tratándolo como un microscopio molecular para obtener una instantánea masiva ", dijo Lucks.
La técnica captura la ruta de plegamiento de ARN en un conjunto de datos masivo. El grupo de Lucks utiliza herramientas computacionales para extraer y organizar los datos, lo que revela los puntos donde el ARN se pliega y lo que sucede después de que se pliega. A partir de la información estructural que recopilan, puedenreconstruya una película del proceso de plegamiento de ARN. El equipo planea hacer que el componente de análisis de datos sea de código abierto, para que los investigadores en cualquier lugar puedan descargar y ejecutar el programa.
La tecnología se puede aplicar a todas las preguntas relacionadas con el ARN, por ejemplo, cómo desempeña un papel en la enfermedad. Varias enfermedades humanas notables, como el Ébola, la hepatitis C y el sarampión, son causadas por virus ARN, que son virus que tienen ARNcomo su material genético. Y así como las proteínas mal plegadas pueden causar enfermedades, como el Alzheimer y el Parkinson, el plegamiento erróneo de ARN también podría desempeñar un papel en las enfermedades humanas.
"Podría haber enfermedades de plegamiento erróneo del ARN", dijo Lucks. "Pero no lo sabemos con certeza porque no hemos podido observarlas. Pero eso es solo la punta del iceberg. Estoy convencido de quevamos a usar esta tecnología para hacer un descubrimiento importante, si no varios "
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Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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