Descubrimiento de los MicroARN: un hito en la regulación genética
El Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2024 ha sido otorgado a Victor Ambros y Gary Ruvkun por su descubrimiento de los microARN (miARN) y su papel en la regulación génica post-transcripcional.
Este logro no solo reveló una nueva clase de moléculas clave en el funcionamiento celular, sino que también proporcionó un marco esencial para comprender cómo los genes se activan o se silencian dentro de cada célula.
¿Qué es la regulación génica?
La información genética en nuestro ADN es, en esencia, un manual de instrucciones para todas las células del cuerpo.
A pesar de que todas las células contienen el mismo conjunto de genes, el tipo de célula que se forma (muscular, nerviosa, etc.) depende de la regulación génica, el mecanismo que selecciona las instrucciones que cada célula necesita para desempeñar su función específica.
Este proceso asegura que solo los genes apropiados estén activos en cada tipo celular, permitiendo la especialización de las funciones biológicas.
MicroARN: Un nuevo mecanismo de regulación
Los microARN son pequeñas moléculas de ARN no codificantes, es decir, no producen proteínas pero controlan la expresión de otros genes.
Antes de su descubrimiento, la comunidad científica entendía que la mayor parte de la regulación génica ocurría durante la transcripción, cuando la información del ADN se convierte en ARN mensajero (ARNm).
Sin embargo, los hallazgos de Ambros y Ruvkun revelaron que la regulación post-transcripcional también desempeña un papel vital, bloqueando la producción de proteínas al unirse a secuencias complementarias en el ARNm.
El Flujo de Información Genética
El flujo de información genética sigue un esquema básico: ADN → ARN → proteínas.
A través de un proceso llamado transcripción, el ADN se convierte en ARNm, que luego es traducido en proteínas por la maquinaria celular. Estas proteínas son esenciales para las funciones celulares.
Sin embargo, lo que descubrieron Ambros y Ruvkun es que los microARN interfieren en este proceso después de que el ARNm ha sido producido, inhibiendo la traducción en proteínas.
Este nivel de control es crucial para ajustar las funciones celulares en respuesta a cambios en el entorno y para asegurar que los diferentes tipos de células expresen solo los genes apropiados.
El impacto en la salud y la enfermedad
La regulación defectuosa de los genes puede resultar en enfermedades graves, como el cáncer, la diabetes y trastornos autoinmunes.
Los microARN han demostrado ser fundamentales para mantener el equilibrio en la expresión génica.
Por ejemplo, se ha descubierto que algunos microARN están implicados en el desarrollo del cáncer cuando su función reguladora se ve alterada.
Además, ciertas mutaciones en los genes que producen microARN pueden provocar trastornos genéticos, como la pérdida congénita de audición o defectos esqueléticos.
Los primeros pasos del descubrimiento
Ambros y Ruvkun realizaron sus investigaciones iniciales en el laboratorio de Robert Horvitz, premio Nobel en 2002.
En ese contexto, estudiaron un pequeño gusano de 1 mm llamado C. elegans, que posee una variedad de tipos celulares especializados.
Esta criatura se convirtió en el modelo ideal para investigar cómo se desarrollan los tejidos en organismos multicelulares.
Los laureados estudiaron mutaciones en los genes lin-4 y lin-14, que afectan el tiempo de activación de programas genéticos.
El equipo descubrió que el gen lin-4 producía una pequeña molécula de ARN, el microARN, que inhibía la producción de la proteína lin-14.
Este descubrimiento introdujo un principio completamente nuevo de regulación génica, revelando cómo los microARN pueden silenciar genes específicos al unirse a secuencias complementarias en su ARNm.
Una dimensión desconocida de la biología molecular
Aunque el descubrimiento inicial fue recibido con escepticismo, las investigaciones posteriores de Ruvkun sobre el microARN let-7 cambiaron esa percepción.
En el año 2000, se demostró que el let-7 estaba presente en todo el reino animal, lo que confirmó que la regulación génica mediada por microARN era un fenómeno conservado evolutivamente y de gran importancia en los organismos multicelulares.
Este avance abrió un campo completamente nuevo en la biología molecular. Desde entonces, se han identificado más de mil microARN en el genoma humano, y se sabe que regulan redes complejas de genes.
Estas pequeñas moléculas no solo inhiben la síntesis de proteínas, sino que también pueden promover la degradación del ARNm, lo que permite un control aún más preciso de la expresión génica.
MicroARN y funciones fisiológicas
Los microARN no solo regulan el desarrollo celular normal, sino que también son fundamentales para la evolución de los organismos complejos.
Investigaciones adicionales han mostrado que los microARN juegan un papel en procesos fisiológicos tan diversos como el desarrollo embrionario, la respuesta inmune y el control de infecciones virales.
Además, mutaciones en los genes que codifican microARN están asociadas con síndromes como DICER1, una enfermedad rara relacionada con el cáncer en varios órganos.
Implicaciones futuras y aplicaciones
El descubrimiento de Ambros y Ruvkun ha sentado las bases para investigaciones futuras que podrían conducir a nuevos tratamientos médicos.
Por ejemplo, los microARN son objetivos potenciales para terapias en enfermedades como el cáncer y enfermedades neurodegenerativas.
De hecho, ya se están desarrollando terapias basadas en la manipulación de microARN para tratar diversas enfermedades.
Este descubrimiento no solo ha cambiado nuestra comprensión de la biología molecular, sino que también ha tenido un impacto profundo en el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas.
A medida que continuamos desentrañando los misterios del genoma, es probable que los microARN desempeñen un papel central en la medicina de precisión y en el tratamiento de enfermedades complejas.
Para conocer mas sobre el aporte de estos cinetíficos y sus aportes puede visitar los siguiente enlaces recomendados:
Lee RC, Feinbaum RL, Ambros V. The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14. Cell. 1993;75(5):843-854. doi:10.1016/0092-8674(93)90529-y
Wightman B, Ha I, Ruvkun G. Posttranscriptional regulation of the heterochronic gene lin-14 by lin-4 mediates temporal pattern formation in C. elegans. Cell. 1993;75(5):855-862. doi:10.1016/0092-8674(93)90530-4
Pasquinelli AE, Reinhart BJ, Slack F, Martindale MQ, Kurodak MI, Maller B, Hayward DC, Ball EE, Degnan B, Müller P, Spring J, Srinvasan A, Fishman M, Finnerty J, Corbo J, Levine M, Leahy P, Davidson E, Ruvkun G. Conservation of the sequence and temporal expression of let-7 heterochronic regulatory RNA. Nature. 2000;408(6808):86-89. doi:10.1038/35040556
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