La mayoría de los estudiantes de secundaria pueden recitar el dogma central de la biología molecular: el ADN hace que el ARN produzca proteínas. Todos lo sabemos. ¿Pero lo hemos visto alguna vez?
Partes de él, sí. La transcripción del ADN, el primer paso en la expresión génica, se ha cuantificado en tiempo real. Pero el segundo paso, la traducción del código genético en una proteína, es mucho más difícil de ver en los sistemas vivos, yhasta ahora nos ha eludido
En una hazaña sin precedentes, los bioquímicos de la Universidad Estatal de Colorado han realizado una película de células vivas de traducción de ARN, el proceso celular fundamental por el cual un ribosoma decodifica una proteína.
Sesenta años después de que Francis Crick lo describiera por primera vez, los científicos de CSU han iluminado, en una sola célula viva, este último paso de la expresión génica. Sus herramientas: una ingeniosa ingeniería de proteínas y un microscopio personalizado que puede mostrar la traducción de un solo ARNcon precisión a nanoescala.
El avance fue dirigido por Tim Stasevich, profesor asistente en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Ciencias Naturales, y publicado en la revista ciencia 5 de mayo de 2016. El primer autor del artículo es el investigador asociado Tatsuya Morisaki, quien construyó el microscopio y realizó los experimentos.
Su trabajo fue publicado junto con un artículo de Robert Singer del Albert Einstein College of Medicine, quien describe una hazaña similar lograda por diferentes medios. La revista decidió resaltar estos descubrimientos complementarios de inmediato.
"Nadie ha podido imaginar una proteína naciendo", dijo Stasevich. "Este es un paso crítico para activar y desactivar los genes, y la regulación de genes a nivel de traducción está asociada con muchas enfermedades. Esta es unagran cosa, porque al no poder imaginar ese evento, no hemos podido obtener información sobre lo que está mal. La gente lo ha hecho in vitro, pero no en una célula viva ".
Las proteínas realizan la mayoría de las funciones celulares y son la razón por la que estamos vivos, y el ARN produce proteínas. Pero, ¿por qué fue tan difícil ver que sucediera? Porque las proteínas tardan en madurar y plegarse, y técnicas de vanguardiaque pueden iluminar las proteínas son demasiado lentas para capturar la etapa más temprana de la vida de una proteína. Incluso etiquetar el ARN con una proteína fluorescente verde, cuyo descubrimiento ganó un Premio Nobel en 2008, lleva demasiado tiempo ". Para cuando se enciende la luz, la traducción estáhace mucho tiempo ", explicó Stasevich.
Para solucionar este problema, los investigadores codificaron proteínas con sitios receptores, que actúan como un bloqueo de una clave. Hicieron que su célula viva experimental expresara un fragmento de anticuerpo fluorescente simple: la clave del bloqueo. Tan pronto como la traducciónocurre en la célula, la llave encaja en la cerradura y la proteína se vuelve verde brillante. Una proteína naciente todavía está unida a su mensajero de ARN, y los investigadores pueden ver y registrar todo lo que sucede. Al usar diferentes etiquetas bioquímicas, puedentraducción de ARN de imagen de una variedad de proteínas, cada una identificable por un color diferente.
Este proceso de etiquetado era una cosa, pero cómo capturarlo era otra. Los investigadores de CSU usaron su microscopio personalizado, que cariñosamente llaman Fixie después de una bicicleta de una sola velocidad. Sin partes móviles y dos cámaras altamente sensibles,su sistema puede generar imágenes de ARN y proteínas en dos colores simultáneamente. Su microscopio se basa en un diseño similar por el coautor Brian English del Instituto Médico Howard Hughes.
A través de sus experimentos, los investigadores compartieron otras ideas, incluido que el alargamiento de las proteínas en las células vivas a través de la traducción ocurre a una velocidad de 10 aminoácidos por segundo. También mostraron que los polisomas, que son cadenas de ribosomas, tienen una forma globular.que alargado. Por último, descubrieron que los polisomas a veces interactúan entre sí, incluso cuando codifican proteínas completamente separadas.
La capacidad de generar imágenes de traducción de ARN podría proporcionar una nueva profundidad a la comprensión fundamental de la maquinaria genética, que toca todo, desde la mecánica de la enfermedad hasta por qué algunas proteínas tienen más facilidad para plegarse y desplegarse. Por ejemplo, los virus son demasiado pequeños para tener su propia traducciónse ha descrito la maquinaria y la traducción como el campo de batalla entre el virus y el huésped. "Imaginar cómo un virus secuestra nuestra maquinaria de traducción será interesante", dijo Stasevich.
Además, las enfermedades como el cáncer casi siempre involucran a más de un gen, y esos genes a menudo se comunican entre sí. Los investigadores esperan que puedan analizar más profundamente las redes de genes para comprender cómo funcionan juntas y, en última instancia, cómo evitar quemal funcionamiento
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Colorado . Original escrito por Anne Ju Manning. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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