Posts Tagged ‘Citología’

Encontrada posible diana para estimular la acción del MicroARN

Encontrada posible diana para estimular la acción del MicroARN

MicroARN

Se sabe que pequeños fragmentos de ARN llamados microARNs interfieren con la expresión genética, ¿pero cómo? Un estudio nuevo sugiere que intervienen al principio del juego, parecen prevenir la producción de proteína antes de que ni siquiera haya comenzado.

El hallazgo, publicado esta semana en Nature, provee una clave para comprender cómo los microRNAs suavizan la expresión de los genes, y sugieren una nueva diana para una droga. Esto puede dar lugar a nuevas posibilidades para terapias contra el cáncer, dice Ramón Shiekhattar, bioquímico en el Centro para la Regulación Genómica en Barcelona, España, y autor del estudio.

Desde su descubrimiento en 1993, los microRNAs han surgido de casi cualquier sitio. Ellos regulan el estrés, la enfermedad y el desarrollo. Ellos operan en plantas, insectos y mamíferos. Casi 600 microARNs humanos han sido aislados, y la expresión de un tercio del genoma humano puede depender de las moléculas diminutas.

Pero incluso mientras la cuenta de los microARNs aumenta, los investigadores han tenido dificultades para determinar cómo restringen la expresión genética. Estaba claro que interfieren con la traducción de ARN en proteína, ¿pero en qué paso del proceso?

“Hay mucha controversia sobre el mecanismo”, dice Wiltold Filipowicz, bioquímico del Instituto Friedrich Miescher para la Investigación en Bioquímica en Basel, Suiza. “La gente boxea por esto en las reuniones”.

Shiekhattar, entonces en el Wistar Institute en Philadelphia, Pennsylvania, y sus colegas abordaron la cuestión aislando complejos de proteínas que se sabe que están involucrados en la función del microARN. Encontraron que los complejos interaccionaban con una proteína llamada eIF6, que inhibe el ensamblaje de la maquinaria molecular que se necesita para leer el código del ARN y produce como salchichas la proteína correspondiente.

Para saber si el eIF6 era necesaria para la función del microARN, el equipo redujo los niveles de la proteína y vieron si tres microARNs, dos de células humanas y uno de un gusano nematodo, podían seguir reduciendo la expresión de sus genes objetivo. En todos los casos, las células con menos eIF6 tuvieron menos función del microARN.

Debido a que eIF6 es necesaria para que se forme la maquinaria de traducción, sus hallazgos implican que los microARNs previenen que comience la producción de proteína.

Esto está en la línea de alguna literatura publicada, pero entra en conflicto con otros experimentos que muestran que los microARNs actúan en una etapa posterior de la producción de proteína.

“Hay una serie completa de artículos que presentan evidencia experimental muy sonora, pero sugieren que los diferentes pasos de traducción son objetivo de este mecanismo”, dice Thomas Preiss, genetista molecular del Instituto de Investigación en Cardiología Victor Chang em Darlinghurst, Australia. Preiss dice que la manera más fácil de reconciliar los datos en conflicto es asumir que algunos mecanismos están en el juego.

Brandon Anson, biólogo Molecular de la Universidad de California, San Francisco, está de acuerdo. “Definitivamente esta es una evidencia fuerte de que eIF6 está en el juego”, dice, “pero esto no descarta otros modelos”.

Otra razón posible para la confusión es destacada por un segundo artículo del Nature de esta semana. Un trabajo en moscas de la fruta muestra que algunos ARNs que son objetivo de los microARNs están asociados con la maquinaria rota de traducción. Esto puede haber engañado a algunos investigadores, que asumieron que la producción de proteína había empezado normalmente, y que los microARNs interfirieron con ella más adelante en la cadena, cuando de hecho la producción de proteína no pudo haber empezado.

Se piensa que los microARNs están involucrados con el cáncer: sus niveles son reducidos en células cancerosas, y reprimir el procesamiento del microARN puede estimular la formación del tumor. Así que hayar una proteína involucrada con la función del microARN da lugar a una nueva diana para una droga para ayudar a activar su función y con un poco de suerte proteger contra el cáncer. “Si manipulas la eIF6, llegas a tener efecto en los niveles de microARN”, dice Shiekhattar.

Artículo original: Heidi Ledford. Possible target found for boosting microRNA action. Study shows how micro moléculas interfere with gene expression. Nature. 16/05/2007.

Anuncios

El Papel de un MicroARN en la Conservación de la Uniformidad

El Papel de un MicroARN en la Conservación de la Uniformidad

No hay dos personas iguales. Sin embargo, aún cuando consideramos las frecuentes diferencias en cuanto a composición genética para miles de genes entre personas diferentes, resulta notable cuán parecidos somos.

La uniformidad no es sólo característica de los humanos, sino una propiedad general de la vida. Los biólogos han reflexionado durante mucho tiempo acerca de cómo se produce este rasgo en medio de la variabilidad genética y ambiental tan grande que acompaña a la humanidad.

Unos investigadores de la Universidad del Noroeste han identificado ahora un tipo de molécula que desempeña un papel específico en mantener la uniformidad: un microARN. Han descubierto que el microARN llamado miR-7 resulta crítico para la robustez de la red molecular que ayuda a regular la uniformidad.

Este hallazgo podría llevar a un mejor conocimiento sobre el funcionamiento de las células cancerosas, que no actúan de forma controlable ni uniforme.

La investigación, dirigida por Richard W. Carthew, profesor de biología molecular en esa universidad, se basa en una idea aparecida en la década de 1940: Las moléculas de las células del cuerpo trabajan juntas, en redes, cada molécula “interconectada” con las otras.

Cuando algo cambia, como la secuencia genética de una molécula o la temperatura del organismo, la red reacciona para compensar el cambio y mantener las cosas intactas. Este plan es similar al principio que usan los ingenieros para incluir mecanismos de seguridad en el diseño de sus productos.

Hay cientos de tipos diferentes de microARNs en los animales. Su función es mitigar o detener la producción de proteínas en el cuerpo. El grupo de Carthew encontró que uno de estos microARNs, el miR-7, refrena la producción de proteínas que trabajan en las mismas redes que él.

En un estudio sobre la Drosophila, cuando los investigadores eliminaron el miR-7, las redes quedaron intactas, pero sólo bajo condiciones ambientales uniformes. Cuando los investigadores perturbaron el ambiente mediante cambios de la temperatura, las redes dejaron de mantener estables las cosas, y los animales padecieron defectos del desarrollo. En cambio, si el microARN estaba presente las redes resistían la fluctuación de temperatura, y los animales resultaban normales y sanos.

Los MicroARNs, presentes en todos los animales y vegetales, podrían haber evolucionado como búferes diminutos dentro de los organismos pluricelulares para permitir la notable unidad de forma en un ambiente constantemente cambiante.

Replicación del material genético


3.000.000Kb = 3000 errores/ciclo.

Watson y Crick: ADN + disolución + nucleótido.

1. La hélice se abre.

2. Unión de nucleótidos con ADN.

3. Replicación semiconservativa cada molécula es híbrida de 1 cadena nueva y una vieja.

Pero las posibilidades podían ser tres:

1. Semiconsevativa.

2. Conservativa: se obtienen moléculas viejas y nuevas.

3. Dispersiva: reorganización cada molécula consta por trozos antiguos y nuevos.

Meselson y Stalhe ,y Watson y Crick en 1954: marcaron las síntesis de las nuevas cadenas, experimentaron con ellas sin obtener resultados.

Cuatro años más tarde consiguieron demostrar que la replicación del ADN, en la bacteria Coli, era semiconservativa. Los experimentos fueron:

  • Cultivaron la bacteria en un medio, cuya fuente de N era N14.
  • Se pasa una de esas bacterias a un medio con N15; al replicarse las bases de nueva formación se marcan con ese N15, al cabo de una generación se ha replicado todo el ADN.
  • Se iba replicando hasta obtener varias generaciones en N15.
  • Cada generación era metida en un gradiente de densidad como Cloruro de cesio, separándose por centrifugación las moléculas, obteniéndose:

    • Generación cero: todas con N ligero(14).
    • Generación 1ª: todo era híbrido.
    • Generación 2ª: tenemos dos bandas de densidades, 1 intermedia y otra pesada.

En cada nueva generación la banda pesada se hará más ancha, y la intermedia más estrecha; hasta que llegue un momento en que no se aprecie la intermedia.

Ya se descarta que la replicación pudiese ser conservativa, ya que en la 2ª generación hubiésemos obtenido mitad ligero y mitad pesado.

Tampoco es dispersiva ya que hubiésemos tenido graduación de bandas.

En el mismo año Taylor hizo el experimento en las células eucariotas, en concreto en Vicia faba, el haba. Analizo las células de la raíz, que es donde estaba la timidina (marcaje) y experimemto, obteniendo el mismo resultado que Watson y Crick.

Hoy en día se sigue estudiando cual es el aparato bioquímico que lleva a cabo esta replicación, ¿ cual es su origen?, ¿hacía donde se dirige?.

En Escherichia Coli se observo que el inicio es de 250 pares de nucleótidos y que inicia en un punto donde se abren las dos cadenas y avanza en ambos sentidos. Donde se abre se forma una burbuja, que tiene dos horquillas de replicación, una a cada lado, que cuando llega al final de la cadena ya se ha formado y se separan.

En eucariotas también pasa todo, la única diferencia es que poseen cromosomas mayores y lineales, no circulares, y además poseen varias burbuja de replicación o inicios.

Aparato bioquímico que lleva a cabo la replicación del material genético.

Todos los experimentos se han hecho con Escherichia Coli por tener pequeño tamaño de cromosomas y reproducirse rápido.

La primera enzima que es aisló fue la ADN-polimerasa I, la cual fabrica polímeros de ADN, lo hizo Kornberg. Vio que era capaz de aislar y sintetizar una molécula de ADN “in Vitro”; debía haber una molécula 4d ATP(d-ATP, d-GTP, d-CTP, d-TTP).

Observo que la función de esta enzima es ir poniendo nucleótidos trifosfatos, emparejándolos, forma un enlace éster del que se libera un pirofosfato, lo que da energía para la formación de otro enlace; esto es un ataque nucleofilico.

(La polimerasa necesita un extremo OH 3´ para unir el fosfato 5´)

Esto sucedía “in Vitro”, pero en vivo se experimento y se descubrió que tenían una mutante de la ADN-polimerasa I de Coli que hace que no fabrique la Pp correspondiente; el ADN se replica con otra Pp la ADN-polimerasa III, y además contienen otra la ADN-polimerasa II.

Las características generales de las ADN-polimerasas son:

· Ninguna es capaz de iniciar la síntesis por si sola, necesita un cebador, pequeña molécula de ADN ó ARN suplen a los primeras bases del ADN a replicar.

· Polimeriza en dirección 5´-3´.

· Tiene actividad exonucleasa dirección 3´-5´: degrada el ADN desde fuera, desde un extremo; sirve para reparaciones, actividad correctora.

· PM(peso molecular) alto.

· Nº de moléculas /células = 400.

En dirección 3´-5´ pueden actuar las tres polimerasas, mientras que en dirección 5´-3´ solo puede hacerlo la polimerasa I.

La polimerasa III es la que realmente lleva a cabo la replicar, es una oloenzima, una enzima constituida por muchas subunidades, cada una con actividad específica; es un gran complejo y cada monómero posee 10 subunidades, muchas con actividades diferentes.

¿Cómo se lleva a cabo?

En la cadena 3´-5´, la replicación se lleva a cabo de forma contigua, pero en la cadena 5´-3´ no se puede llevar a cabo de forma contigua, ya que la polimerasa de síntesis no puede sintetizar en ese sentido.

Para ello en esta cadena se colocan cebadores cada vez que la horquilla avanza, colocándose este junto a la horquilla, y de esta forma la ADN-polimerasa III puede sintetizar de 3´-5´.

El cebador puede ser un trozo de ARN que luego será sustituido por ADN. A la vez que se sintetiza la cadena por actividad exonucleasa 5´-3´ de Pol I , se elimina ARN y se sustituye por ADN, con actividad polimerasa.

Cada trozo de la cadena de síntesis discontinua se denomina fragmento de Okasaki; en cada fragmento de Coli hay 1000-2000 nucleótidos.

Cuando la ADN-polimerasa rellena el hueco de ARN con ADN, no se quedan unidos, el último nucleótido que se integra con extremo 3´OH con el 5´P del extremo de okasaki, esto se lleva a cabo por la:

1. ligasa.

2. La enzima encargada de separar las cadenas de la doble hélice se llama helicasa.

3. Las que estabilizan las cadenas monocatenarias son las SSB.

4. Las que sintetizan el cebador de ARN son las primasas.

5. Otra enzima que participa en la duplicación de ADN, una enzima que corta la cadena y desenrolla la doble hélice, 1 vuelta, es la topoisomerasa.

Lo hace:

  • Uniendose a una de las cadenas y la corta sin soltarla, pasa la otra por el hueco y luego vuelve a unir l que corto; a quitado una vuelta.

(La topoisomerasa de Coli es la girasa.)

En eucariotas hay varios tipos de polimerasa:

1. Alfa: replicación nuclear.

2. Beta: reparación.

3. Gamma: replicación mitocondrial (ya que la mitocondria posee su propia molécula de ADN).

4. : replicación nuclear.

La ADN-polimerasa II en Coli es de reparación:

1. Síntesis polimerasa III.

2. Reparación de la síntesis de ADN polimerasa I (ARN a ADN).

3. Reparación general polimerasa II.

En un cromosoma lineal, al final de la replicación, se coloca el último cebador y se sintetiza el fragmento, se elimina el cebador, pero la ADN-plimerasa no puede rellenar el hueco. Por ello a la hora de replicarse el molde será más corta la cadena.

Estas regiones corresponden a los telómeros de los cromosomas; en cada nueva replicación de cromosomas lineales se acortan los cromosomas, esto es el envejecimiento celular.

La evolución a resuelto este problema con un gen que codifica una enzima telomerasa, activa en las células sexuales, y no lo es en las células somáticas. Si una célula somática tuviese esta enzima se convertirá en cancerigena.

Acción de la telomerasa. (es una ribonucleoproteinas, compuesta también por ARN).

El final del cromosoma posee GT. Posee ARN de unos 300 nucleótidos con bases A C que aparea con el extremo del telomero sirve como molde para que se replica el extremo que falta de la cadena.

La telomerasa se quita, entonces las últimas repeticiones se doblan formando unas falsos enlaces para que a partir de ellos se replique con ADN- polimerasa III la cadena.

Después de la replicación la telomerasa corta la zona de falso emparejamiento.

La telomerasa posee ARN y Pp capaces de replicar y cortar.