Un
químico biofísico de la Universidad de Michigan (UM), y sus
colaboradores, han descubierto los interruptores moleculares más rápidos
y pequeños de ARN - el primo químico del ADN. Los investigadores
afirman en su artículo, publicado en 'Nature', que estas estructuras
raras y fugaces son los principales objetivos para el desarrollo de
nuevos medicamentos antivirales y antibióticos.
Aunque en el pasado se creía que el ARN simplemente almacenaba
información genética, ahora se sabe que el ARN realiza una amplia
variedad de tareas, y puede adoptar múltiples formas. Durante la última
década, los investigadores han determinado que la mayoría del ADN en las
células se utilizan para crear moléculas de ARN - que juega un papel
central en la regulación de la expresión génica - y que estas
macromoléculas actúan como interruptores que detectan señales celulares y
cambian de forma para enviar una respuesta apropiada a otras
biomoléculas en la célula.
Mientras que la función de conmutación del ARN ha sido bien
documentada, Hashim Al-Hashimi y sus colaboradores de la UM han
descubierto un nuevo tipo de interruptores que son significativamente
más pequeños y rápidos que la otra clase conocida de interruptores de
ARN. Estas estructuras, que Al-Hashimi llama efímeras, fueron detectadas
utilizando una nueva técnica de imagen desarrollada en su laboratorio,
los micro-interruptores.
Según el investigador "estas estructuras son tan difíciles de ver
porque existen aproximadamente el 1 por ciento de las veces, y sólo
durante un microsegundo o una milésima de segundo".
En biología, la forma tridimensional de una molécula determina sus
propiedades y afecta a su función. Las moléculas de ARN están hechas de
cadenas individuales que pueden permanecer estiradas como largos hilos o
plegarse en bucles complejos con ramificaciones. Los
micro-interruptores descritos por los investigadores de la UM implican
cambios temporales y localizados de la estructura del ARN en formas
alternativas, llamados estados excitados - estos cambios de forma
transmiten señales biológicas a otras partes de la célula.
"Estos estados excitados corresponden a formas alternativas raras que tienen funciones biológicas",
explica Al-Hashimi, "estas formas alternativas tienen detalles
arquitectónicos y químicos únicos que podrían convertirlos en grandes
moléculas a las que los fármacos podrían adherirse".
Los investigadores de la UM estudiaron cambios estructurales
transitorios en tres tipos de moléculas de ARN. Dos de los ARN
pertenecían al virus del VIH, y se sabe que juegan un papel clave en la
replicación viral. El tercer ARN estudiado está implicado en el control
de calidad en el interior del ribosoma - la máquina que ensambla las
proteínas celulares.
Los nuevos estados excitados de estos tres ARN proporcionan
objetivos potenciales para el desarrollo de medicamentos: medicamentos
antivirales que puedan perturbar la replicación del VIH, y antibióticos
que puedan interferir en el ensamblaje de las proteínas en los ribosomas
bacterianos.
Para realizar su descubrimiento, el equipo utilizó una forma
modificada de espectroscopia de resonancia magnética nuclear, junto con
una estrategia para la captura de estructuras de ARN transitorias.
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