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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

¿El fin de un dogma?

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En estos días de protestas internacionales contra lo que tal vez sean dogmas de funcionamiento de nuestras sociedades, la ciencia viene a refrescarnos con lo que puede ser la muerte definitiva de uno de sus dogmas más queridos: nada menos que el dogma central de la biología molecular.

¿Qué establece este dogma? El dogma de la biología molecular, formulado en 1958 por Francis Crick, uno de los codescubridores de la estructura de la doble hélice del ADN, por lo que recibió el premio Nobel, establece que la información génica fluye en una dirección, desde el ADN al ARN mensajero y desde este a las proteínas, y que, en general, la información almacenada en el ADN es trasladada fielmente, es decir, la información no se modifica durante su transmisión. Lo anterior significa, en otras palabras, que la información almacenada en el lenguaje del ADN, en todos los seres vivos, es trasladada primero al lenguaje del ARN y desde aquí al lenguaje de las proteínas, de manera lineal y sin cambios.

Este dogma universal recibió un duro golpe con el descubrimiento de los denominados retrovirus, una clase de virus a los que pertenece el virus del SIDA, que no almacenan su información génica en ADN, sino en ARN. Tras la infección, el ARN es convertido a ADN, el cual, esta vez sí, ya dirige la producción de más ARN y de proteínas víricas. Claramente, este proceso es una excepción al dogma (la información génica fluye en sentido contrario), aunque una excepción muy puntual, ya que solo se observa en un tipo particular de virus, pero no en el resto de los seres vivos, que seguían el dogma fielmente…o eso parecía.

¿Edición limitada?

Eso parecía hasta que, en 1986, se descubrió que el parásito tripanosoma “editaba” el ARN producido por alguno de sus genes, en particular por genes de sus mitocondrias. Esta edición suponía un cambio de la información que había recibido desde el ADN, es decir, un cambio de una de las cuatro letras del ADN por otras diferentes. Así, por ejemplo, una “C” del ADN podía ser cambiada por una “U” en el ARN, lo que igualmente transgrede las reglas de transmisión de la información genética.

La edición del ARN reveló a su vez la existencia de una maquinaria molecular específica involucrada en la misma. Evidentemente, esta edición no podía realizarse de cualquier manera y de forma incontrolada en todos los genes, o de otra forma la información almacenada en el ADN se desvirtuaría hasta el punto de ser inservible. Se descubrieron enzimas involucradas en la generación de cambios determinados de unas letras por otras al parecer solo en sitios muy concretos de algunos genes. El fenómeno de la edición del ARN parecía, por tanto, muy limitado. El dogma central de la biología molecular seguía siendo aplicable como regla general.

Pero las nuevas tecnologías de secuenciación de ADN y de ARN permiten hoy realizar un análisis muy amplio en busca de posibles zonas de edición en los ARN mensajeros generados por todos los genes, algo que no había sido abordado hasta ahora para determinar la extensión real del fenómeno de edición del ARN. Un grupo de investigadores de las Facultades de Medicina de las universidades de Pensilvania y de Carolina del Norte han realizado este trabajo y han publicado sus sorprendentes y polémicos, aunque sólidos, resultados en la revista Science.

Ediciones múltiples

Los investigadores obtienen ADN y ARN a partir de células de la sangre de 27 sujetos diferentes, y comparan sus secuencias. Se dice pronto, pero es necesario obtener la secuencia y comparar miles de millones de letras de los ARN y ADN de cada individuo. Sin las modernas técnicas de secuenciación y las herramientas de bioinformática que se han desarrollado en la última década esta tarea sería imposible. Hoy, ya no lo es.

Los investigadores han encontrado que 28.766 letras difieren en más de 10.000 zonas génicas, entre el ARN y la secuencia de ADN correspondiente. Cada una de esas diferencias se observó en al menos dos individuos y, lo que es más importante, también en tipos celulares distintos, por ejemplo en células de la piel o del cerebro, procedentes de muestras obtenidas de otros individuos diferentes a los 27 inicialmente estudiados. Estos cambios de letras, además, son de todas las clases posibles, es decir, cualquiera de las cuatro letras del ARN puede ser cambiada por cualquiera de las restantes. Para comprobar que estos cambios de información desde el ADN al ARN se trasladan a su vez a las proteínas, los investigadores estudian las secuencias de las zonas de las proteínas afectadas, igualmente mediante avanzadas técnicas físico-químicas, y encuentran que, en efecto, las proteínas producidas a partir del ARN reflejan los cambios de letras producidos entre el ADN y el ARN.

Este descubrimiento, además de hacer tambalear, de nuevo y seriamente, el dogma central de la biología molecular, revela la existencia de mecanismos bioquímicos aún desconocidos por los que la información génica es modificada. Por supuesto, como con todos los mecanismos moleculares que sustentan la vida, defectos en el mismo tendrán implicaciones en el desarrollo de determinadas enfermedades. Como ha sucedido con la desaparición de otros dogmas, la probable caída del dogma de la biología molecular no parece ser algo de lo que tengamos que apenarnos, sino un nuevo rayo de luz para comprender mejor la vida y los estados de salud y enfermedad.

OBRAS DE JORGE LABORDA.

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos

Las mil y una bases del ADN y otras historias científicas

Se han clonado los dioses.

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