Los investigadores australianos y estadounidenses han logrado un avance en la comprensión de la estructura de una molécula genética clave, llamada ARN, y revelan por primera vez cómo estos cambios impactan la función del ARN.
Publicación en la revista Naturaleza , el equipo de investigación desarrolló una técnica bioinformática para resolver estructuras separadas de ARN en lugar de verlas como un "desenfoque" que promediaba varias estructuras. Esto apuntalaba su descubrimiento de que la estructura del ARN puede influir en el funcionamiento de las células.
El ARN es una molécula similar al ADN que codifica la información genética. Ciertos virus, incluidos el VIH y el SARS-CoV2, usan el ARN como material genético. El equipo pudo aplicar las técnicas que desarrollaron para revelar cómo la estructura del VIHEl genoma de ARN influye en las proteínas que produce el virus.
El equipo de colaboración internacional fue dirigido por el investigador del Instituto Walter y Eliza Hall, el Dr. Vincent Corbin, junto con el Sr. Phil Tomezsko y el profesor Silvi Rouskin en el Instituto Whitehead de Investigación Biomédica, Boston EE. UU..Profesor líder Tony Papenfuss y matemático y estudiante de doctorado Sr. Lachlan McIntosh.
de un vistazo
- Un equipo de investigación colaborativo ha utilizado métodos computacionales avanzados para detectar diferentes estructuras de ARN, que hasta ahora no se podían distinguir.
- Utilizando el VIH como sistema modelo, el equipo descubrió que las diferentes estructuras de ARN influyeron en el comportamiento del virus. Esta es la primera vez que se ha demostrado que los cambios en la estructura del ARN influyen en cómo esta molécula controla la función de las células.
formas cambiantes del ARN
El ARN es una molécula que se encuentra en todos los seres vivos que transporta información genética. El ARN es un regulador importante de cómo funcionan las células, controlando directamente qué proteínas se producen en las células y también puede activar y desactivar los genes.
las moléculas de ARN tienen una estructura bidimensional que influye en cómo se puede acceder a la información genética contenida en ellas, dijo el Dr. Corbin, quien dirigió la investigación bioinformática del proyecto.
"La gran pregunta en la biología del ARN ha sido si las moléculas de ARN tienen una estructura única y constante, o si pueden cambiar entre diferentes estructuras, y qué significa esto para la función de una molécula de ARN en particular", dijo.
"Nuestros colaboradores, dirigidos por el profesor Silvi Rouskin, desarrollaron una técnica para descifrar la estructura de las moléculas de ARN. Queríamos entender si lo que estábamos detectando era una estructura única de ARN o una estructura 'promedio' que difumina múltiples estructuras diferentesjuntos.
"Es un poco como ver rayas rojas y amarillas, o difuminarlas juntas y pensar que puedes ver naranja", dijo.
Al desarrollar un algoritmo computacional, el equipo pudo detectar y medir la cantidad de diferentes estructuras de ARN. "Podríamos detectarlas tanto en un tubo de ensayo como en células vivas, por lo que luego observamos si estas estructuras influían en cómo funcionaba el ARN", Dijo el Dr. Corbin.
Cambio de la función de ARN
Cuando el ARN se produce en las células, comienza en una forma más larga que se 'empalma' o se recorta para eliminar las partes no deseadas.
"El empalme de ARN puede influir en la forma en que codifica las proteínas", dijo el Dr. Corbin. "Hay muchos ejemplos de cómo el empalme de ARN alterado influye en cómo funciona una célula, y en algunos casos, los cambios en el empalme de ARN se han asociado con cáncer o neurodegenerativasenfermedades "
Ciertos virus usan ARN para su genoma, incluido el VIH y el SARS-CoV2 el coronavirus que causa COVID-19. En el caso del VIH, el empalme de ARN influye en la proteína que produce el virus, que cambia en las diferentes etapas del virus.ciclo vital.
"Utilizando el genoma del VIH como sistema modelo, observamos si la estructura del ARN influye en cómo se empalma el ARN del VIH. Descubrimos que la estructura del ARN era un determinante crítico del empalme del ARN en el VIH e influíamos en qué proteínas virales se producían", dijo el Dr.Dijo Corbin.
"Esta es la primera evidencia clara de cómo la estructura del ARN puede controlar la función del ARN. Las técnicas que hemos desarrollado han abierto un nuevo campo de investigación sobre el papel de la estructura del ARN en la regulación de la función de las células".
El profesor Papenfuss dijo que la investigación mostró cuán afinados están los sistemas biológicos. "En este estudio, cómo los cambios muy sutiles en una molécula diminuta pueden tener grandes implicaciones para la función de un virus. Al usar la biología computacional para desentrañar estos cambios, hemos realizadoun descubrimiento significativo sobre cómo funcionan los virus, y posiblemente las células humanas, que pueden apuntalar los descubrimientos futuros sobre la salud y la enfermedad ".
La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU., La Fundación Smith Family, el Fondo Burroughs Wellcome, el Consejo Nacional de Investigación Médica y de Salud de Australia y el Gobierno de Victoria.
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Materiales proporcionado por Instituto Walter y Eliza Hall . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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