Las moléculas de ARN mensajero contienen información genética y, por lo tanto, controlan la síntesis de proteínas en las células vivas. Los bioquímicos de la Universidad de Bayreuth y la Universidad de Bonn han descubierto ahora una forma de regular este proceso que es fundamental para la expresión génica: ciertas actinobacterias contienen unproteína que se une a las moléculas de ARN bajo la luz azul y, por lo tanto, puede desactivarlas. En principio, es posible activar y desactivar la síntesis de proteínas controladas por ARN a través de la luz, no solo en bacterias sino también en células de mamíferos e incluso humanas.en " Biología química de la naturaleza "son la base de un nuevo campo de investigación: optoribogenetics.
Desde hace algún tiempo, las señales luminosas se han utilizado para alterar la transcripción de información genética y, en consecuencia, la síntesis de proteínas dirigida por moléculas de ARN ácidos ribonucleicos a nivel de ADN. Este enfoque es parte de la optogenética y ahora es unmétodo bien establecido de biología molecular y celular. Sin embargo, el nuevo estudio ahora muestra por primera vez un mecanismo por el cual la interacción entre el ARN y proteínas específicas puede ser influenciada por la luz. Por lo tanto, la expresión génica en bacterias puede controlarse directamente a nivelde moléculas de ARN.
Los investigadores dirigidos por el Prof. Dr. Andreas Möglich en Bayreuth y el Prof. Dr. Günter Mayer en Bonn han demostrado que este mecanismo puede transferirse a las células de mamíferos ". En los próximos años, ampliaremos la regulación controlada por luza varios procesos celulares que involucran ARN. Las herramientas resultantes, que no han estado disponibles hasta la fecha, avanzarán en gran medida en la investigación de los procesos celulares centrales. La piedra angular de la optoribogenética, un nuevo complemento para la optogenética, ahora se ha establecido ", dice el profesor.Dr. Andreas Möglich.
Busque una proteína candidata que reaccione a la luz
El punto de partida del trabajo de investigación fue la búsqueda de una proteína fotorreceptora bacteriana capaz de cambiar su propio comportamiento de unión en relación con el ARN bajo la influencia de la luz. Los científicos buscaron en las bases de datos de secuencias existentes y encontraron lo que estaban buscando. Bacteriasde las especies Nakamurella multipartita contienen una proteína con una arquitectura tripartita conspicua: tres secciones diferentes o "dominios" llamados "PAS", "ANTAR" y "LOV", están dispuestos uno tras otro en una secuencia inusual.
Como se pudo demostrar en cooperación con el grupo de investigación del Prof. Dr. Robert Bittl en la Freie Universität Berlin, el dominio del fotosensor LOV reacciona a la luz azul y transmite las señales al dominio ANTAR. El dominio ANTAR luego cambia su estructura para queLas moléculas de ARN se unen y, por lo tanto, se vuelven inaccesibles: ya no están disponibles para la expresión génica y la información genética contenida en ellas ya no se usa para la síntesis de proteínas.
Solo cuando cesa la irradiación de luz azul y el dominio ANTAR vuelve a su estructura normal, la interacción con el ARN se detiene. Ahora el ARN se vuelve a activar. Los investigadores primero establecieron y demostraron este proceso utilizando aptámeros de ARN.Estas son pequeñas moléculas de ARN con una estructura en forma de horquilla que puede ingresar a la estructura del dominio ANTAR, que se abre bajo luz azul, y están unidas allí. Mayer: "Los aptámeros funcionan de manera modular: se pueden vincular a otras unidades comoun sistema de bloques de construcción "
Los científicos también probaron su nuevo enfoque de investigación sobre células eucariotas en las que previamente habían introducido la proteína bacteriana y los aptámeros de ARN. En estas células, también, los cambios estructurales provocados por la luz azul conducen a moléculas de ARN mensajero que se unen a la proteína y, en este estado, suspendiendo la expresión génica. "Ahora tenemos un interruptor de luz con el que la actividad celular de diferentes moléculas de ARN se puede activar y desactivar específicamente", explica el profesor Dr. Günter Mayer, del Instituto LIMES de la Universidad de Bonn..
Su colega de Bayreuth, el Prof. Dr. Andreas Möglich, agrega: "El enfoque del control regulado por luz puede transferirse en principio a muchos otros procesos basados en ARN, como el procesamiento de micro ARN y el fenómeno asociado desilenciamiento genético ". En estudios posteriores, los dos científicos y sus grupos de investigación esperan investigar hasta qué punto el mecanismo recién descubierto puede usarse en organismos modelo para controlar la expresión génica y otros procesos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Bonn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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