Modificaciones epigenéticas del ARN regulan la expresión de miles de genes

Amparo Tolosa, Genotipia

 

Investigadores de la Universidad de Chicago han descubierto un nuevo nivel de regulación de la actividad de los genes basado en la modificación de un tipo concreto de ARN.

El funcionamiento de cada célula del organismo depende de su capacidad para leer e interpretar las instrucciones de su genoma. Pero leer el ADN y determinar qué genes deben expresarse en qué momento o en qué cantidad no es una tarea simple. Existen diferentes niveles de regulación, desde la secuencia del ADN a la organización tridimensional del genoma, pasando por los mecanismos epigenéticos que regulan la expresión de los genes sin modificar la secuencia de los genes.

 

metilación ARN
En la lectura e interpretación del genoma intervienen diferentes niveles de regulación. Un nuevo estudio acaba de identificar un nuevo nivel mediado por la metilación del ARN. Imagen: Nicolle Rager, National Science Foundation.

 

Uno de los mecanismos epigenéticos más conocidos es la metilación del ADN. La adición de grupos metilo en determinadas posiciones del genoma regula la expresión génica influyendo en la accesibilidad al ADN de la maquinaria proteica responsable. Pero el ADN no es la única molécula relacionada con la expresión de los genes que puede ser metilada. El ARN también puede metilarse, y al igual que ocurre con el ADN, esta modificación es reversible.

La metilación del ARN mensajero, que contiene las instrucciones del genoma que se traducen directamente en proteínas, se ha convertido en los últimos años en un interesante tema de investigación, por sus implicaciones en la regulación de la expresión génica y su participación en diferentes procesos biológicos. Este mecanismo interviene, por ejemplo, en procesos como la renovación y diferenciación de las células madre, tanto embrionarias como adultas.

Diferentes estudios han identificado algunas de las proteínas implicadas, tanto en la adición o eliminación de grupos metilo al ARN, como en el reconocimiento de esa modificación. Sin embargo, los experimentos con ratones mutantes correspondientes no permitían completar el puzle de la regulación del ARN mediante metilación.

Los investigadores de la Universidad de Chicago han encontrado la pieza que faltaba. Han identificado un nuevo nivel de regulación de la expresión génica por metilación del ARN. El equipo ha descubierto que la actividad de algunos ARNs no codificantes, conocidos como ARNs reguladores asociados a cromosomas (o carRNAs), puede ser modificada mediante la adición o eliminación de grupos metilo. Concretamente, los investigadores han encontrado que cuando se reduce la metilación de estos carRNAs, se incrementan los niveles de los propios carRNAs, lo que regula la transcripción de otros genes modificando la accesibilidad a la cromatina. “Esto tiene grandes implicaciones en la biología básica”, destaca Chuan He, catedrático en la Universidad de Chicago y director del trabajo. “Afecta directamente a la transcripción de los genes, y no solo a unos pocos. Podría inducir un cambio global en la cromatina y afecta a la transcripción de 6000 genes en la línea celular que hemos utilizado”.

El descubrimiento de cualquier mecanismo biológico con potencial para alterar la expresión de los genes puede tener importantes repercusiones para la salud, tanto en lo que respecta a mejorar el conocimiento sobre cómo se producen las enfermedades, como en el desarrollo de fármacos para tratarlas. “Parece ser una ruta fundamental que no conocíamos”, señala Chuan He. “Cada vez que esto ocurre se mantiene la promesa de abrir nuevas direcciones de investigación e indagación”. El investigador destaca también que su descubrimiento proporciona una oportunidad para probar algunos de los inhibidores de metilación de ARN que están desarrollando ciertas empresas, además de abrir nuevas vías para desarrollar otros fármacos.

Referencia: Liu J, et al. N6-methyladenosine of chromosome-associated regulatory RNA regulates chromatin state and transcription. Science. 2020. Doi: http://dx.doi.org/10.1126/science.aay6018

Fuente: UChicago breakthrough opens field of study, potential avenues for medicine. https://news.uchicago.edu/story/surprise-discovery-shakes-our-understanding-gene-expression

 

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