Un equipo del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona (noreste de España) elaboró el primer mapa del espliceosoma humano, la «máquina» molecular más compleja e intrincada dentro de cada célula, que edita más de 90% de los genes humanos.
El espliceosoma permite que las células creen diferentes versiones de una proteína a partir de un solo gen, por lo que este avance revela nuevas dianas terapéuticas en enfermedades como la mayoría de tipos de cáncer y puede impulsar tratamientos más eficaces y con menos efectos secundarios.
Los errores en este proceso están relacionados con una amplia variedad de enfermedades, incluyendo la mayoría de los tipos de cáncer, las afecciones neurodegenerativas y los trastornos genéticos.
El gran número de elementos involucrados y la complejidad de su función ha implicado que el espliceosoma haya permanecido, hasta ahora, como un territorio inexplorado en la biología humana.
El plano del CRG, que publica la revista Science, muestra que los componentes individuales del espliceosoma son mucho más especializados de lo que se creía y muchos de estos no se habían considerado para el desarrollo de fármacos porque se desconocían sus funciones especializadas, informó el centro español de investigación.
«Antes veíamos el espliceosoma como una máquina de cortar y pegar, ahora como un conjunto de diferentes cinceles que permiten a las células esculpir mensajes genéticos», explica el profesor de investigación ICREA Juan Valcárcel, autor principal del estudio e investigador del CRG.
Una máquina molecular compleja
Cada célula del cuerpo humano depende de instrucciones precisas del ADN para funcionar correctamente, unas pautas que se transcriben en el ARN y luego pasan por un proceso crucial de edición llamado empalme.
Este proceso elimina los segmentos no codificantes del ARN y las secuencias codificantes restantes se unen para formar una plantilla o receta para la producción de proteínas.
Aunque los humanos tienen aproximadamente 20.000 genes codificadores de proteínas, el proceso de edición permite la producción de al menos cinco veces más proteínas, con algunas estimaciones que sugieren que los humanos pueden crear más de 100.000 proteínas únicas.
El espliceosoma es el conjunto de 150 proteínas diferentes y cinco pequeñas moléculas de ARN que orquestan el proceso de edición, pero hasta ahora, no se comprendía qué hacía cada componente individual.
El equipo del CRG ha alterado la expresión de 305 genes relacionados con el espliceosoma en células cancerosas humanas, una por una, observando los efectos sobre el empalme en todo el genoma y descubriendo que los diferentes componentes tienen funciones regulatorias únicas.
«Tienes a muchas decenas de editores revisando el material y tomando decisiones rápidas. Es un nivel de especialización molecular asombroso, a la altura de grandes producciones de Hollywood», afirma la doctora Malgorzata Rogalska, coautora del estudio.
El talón de Aquiles del cáncer
Uno de los hallazgos más importantes del estudio es que el espliceosoma está altamente interconectado, lo que significa que la alteración de un componente puede tener efectos en cadena a lo largo de toda la red.
El estudio manipuló el componente SF3B1 del espliceosoma, que está mutado en muchos tipos de cáncer, como el melanoma, la leucemia y el cáncer de mama, y descubrió que alterar su expresión en células cancerosas desencadena una serie de eventos que afecta a un tercio de toda la red de empalme de la célula.
Esto causó una reacción de fallos en cadena que sobrepasa la capacidad adaptativa de la célula.
«Las células cancerosas tienen tantas alteraciones en el espliceosoma que están al límite de lo biológicamente plausible. Su dependencia de una red de empalme altamente interconectada es un posible talón de Aquiles que podemos aprovechar para diseñar nuevas terapias», destaca el doctor Valcárcel.
Además del cáncer, hay muchas otras enfermedades causadas por moléculas de ARN defectuosas producidas por errores en el empalme.
Con un mapa detallado del espliceosoma que los autores del estudio han puesto a disposición pública, la comunidad científica puede identificar exactamente dónde se producen los errores de empalme en las células de un paciente.
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