Los ARNs no codificantes regulan el estrés oxidativo en las enfermedades neurodegenerativas

Ana Gámez-Valero

*Grupo Genómica Funcional de las enfermedades neurodegenerativas, Departamento de Biomedicina, Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud, Instituto de Neurociencias, Universidad de Barcelona, España

 

En nuestra última revisión bibliográfica, recientemente publicada en Antioxidants, abordamos la importante función de los ARNs no codificantes como reguladores de estrés oxidativo durante las principales enfermedades neurodegenerativas, aportando así una recopilación de los hallazgos y artículos científicos más relevantes y actuales.

ARNs no codificantes
La reciente revisión publicada en Antioxidants aborda la función de los ARNs no codificantes en la regulación del estrés oxidativo en diferentes enfermedades neurodegenerativas. Imagen: Estructura molecular de un microARN. 2jxv. QuteMol.

Las enfermedades neurodegenerativas se caracterizan por la degeneración del sistema nervioso asociada a una pérdida progresiva de células neuronales. Existen diferentes enfermedades neurodegenerativas, muy heterogéneas, siendo la enfermedad de Alzheimer la más frecuente. En los últimos años se han producido grandes avances en el estudio de estas enfermedades y se han descifrado importantes factores relacionados con las causas y los factores de riesgo de éstas. Sin embargo, su etiología específica no se ha definido.

Una de las características patogénicas compartidas entre estas enfermedades es la existencia de estrés oxidativo. El estrés oxidativo (EO) es causado por el desequilibrio entre la producción de especies de oxígeno tóxicas en las células y la capacidad de éstas para eliminarlas o reparar el daño producido. En las enfermedades neurodegenerativas, el EO a su vez afecta a diferentes funciones vitales para las células, como son la actividad mitocondrial, la síntesis de ácidos nucleicos, proteínas y lípidos, o directamente la muerte celular.

Las principales enfermedades neurodegenerativas (la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Huntington y la esclerosis lateral amiotrófica), son consideradas proteinopatías, siendo uno de sus rasgos patológicos más destacables la malformación de ciertas proteínas que se acumulan en las neuronas y pueden provocar su muerte. Sin embargo, no solo las proteínas son actores importantes en estas enfermedades. Los avances más recientes en el campo han señalado otras moléculas, como el ARN, como esenciales en el desarrollo y progreso de estas patologías. El ARN es esencial para la correcta transcripción de los genes así como la producción proteica. Además, la alteración del ARN y sus funciones ha sido descrita en fases tempranas de muchas de estas enfermedades.

El actual desarrollo de las conocidas como técnicas de secuenciación masiva ha revelado que, a pesar de que todo nuestro genoma es transcrito casi en su totalidad, solo el 1-5% codifica para proteínas. El resto codifica para lo conocido como ARN no codificante (ARNnc). Muchos de estos ARNnc se expresan de manera muy específica y regulada en diferentes tejidos, órganos o células, y su principal función es la de regular la expresión génica. En particular, la biología del ARNnc tiene gran importancia en el desarrollo del sistema nervioso, al ser éste un proceso muy complejo a nivel funcional y que requiere un alto control y una meticulosa regulación. De esta manera, el cerebro es el órgano con más diversidad de ARNnc reguladores.

Desde hace unos años, los estudios en biología molecular han estado muy focalizados en el estudio de los ARNnc, sobre todo en aquellos de pequeño tamaño. Entre los diferentes tipos de ARNnc, los microRNAs (miRNAs) son unos de los más abundantes y actúan inhibiendo la expresión de diferentes genes. Su correcta función está relacionada con el desarrollo del sistema nervioso y la regulación de las sinapsis y conexiones neuronales, y de la respuesta inmune cerebral. Por ello, la desregulación de estas pequeñas moléculas de ARN, puede suponer un gran daño a nivel celular y nervioso durante estas enfermedades. No solo los miRNAs, también otras especies de ARNnc pequeñas como los fragmentos de ARN de transferencia (tRFs) y los ARN circulares (ARNcirc), incluidas en esta revisión, han sido asociados recientemente a las enfermedades neurodegenerativas.

En concreto, diferentes trabajos de investigación los han relacionado con la regulación del EO que tiene lugar durante la degeneración de células cerebrales. Por ejemplo, en la enfermedad de Alzheimer, algunos miRNAs están alterados debido al EO y otros, sin embargo, promueven y causan EO, o la modificación de genes y proteínas característicos de la patología. A su vez, la alteración de la expresión de ARNnc conlleva la alteración de su función regulatoria y repercute en otros genes, pudiendo afectar funciones celulares vitales.

Los datos más relevantes y recientes de estos estudios han sido recopilados en esta revisión, en la que se ha plasmado el importante papel de las moléculas de ARN, más allá de ser la molécula de unión entre el ADN y las proteínas, enfatizando la relevancia de su función en la correcta gestión del estrés oxidativo. Además, los avances en la biología del ARN y, en concreto de los ARNnc, plantean un nuevo paradigma, en el que no solo se focaliza la investigación en las proteínas alteradas en estas “proteinopatías”, sino también en los ARN como moléculas efectoras, causales y afectadas en las enfermedades neurodegenerativas.

En la actualidad, estas evidencias han alentado el desarrollo de nuevas técnicas y aproximaciones, tanto para la detección de estos ARNnc como posibles biomarcadores de diagnóstico, como para la modificación de su expresión en tanto de herramientas de tratamiento. Así, este nuevo enfoque del ARN en las enfermedades neurodegenerativas podría dirigirnos hacia una detección más temprana de las patologías así como al desarrollo de terapias más específicas y efectivas.

Artículo de referencia: Gámez-Valero A, Guisado-Corcoll A, Herrero-Lorenzo M, Solaguren-Beascoa M, Martí E. Non-Coding RNAs as Sensors of Oxidative Stress in Neurodegenerative Diseases. Antioxidants (Basel). 2020 Nov 8;9(11):E1095. doi: http://dx.doi.org/10.3390/antiox9111095

 

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