30 de noviembre de 2001
Nuevas pistas sobre cómo el ARN sale del núcleo
Unos investigadores han desarrollado una nueva técnica que
bloquea selectivamente la exportación de ARN mensajero (ARNm)
desde el núcleo hasta el citoplasma de células de
mamíferos vivas. La técnica, que utiliza péptidos
que penetran en las células y transportan moléculas
inhibidoras al interior de las mismas, ofrece una nueva oportunidad
para que los investigadores entiendan las funciones de cada
proteína.
La investigadora del Instituto Médico Howard Hughes, Joan A.
Steitz, y su colega de la Facultad de Medicina de la Universidad de
Yale, Imed-Eddine Gallouzi, describieron sus resultados en el
número del 30 de noviembre de 2001, de la revista
Science.
“Estos resultados parecen milagrosos dado que con sólo inhibir las interacciones con el receptor de una o de un par de estas proteínas adaptadoras, se puede mantener un ARNm determinado exclusivamente en el núcleo. Todavía no comprendemos este tan increíble fenómeno”.
Joan A. Steitz
La exportación del ARNm desde el núcleo hasta el
citoplasma ocurre a través de un complejo de poros ubicados en
la membrana nuclear. Se cree que la exportación requiere la
unión de una proteína adaptadora al ARNm. La
proteína adaptadora une el ARNm y un receptor, que a su vez
interactúa con poros de la membrana nuclear y, de esta manera,
funciona como un puente que permite la exportación del ARNm.
Steitz y Gallouzi informaron que habían bloqueado selectivamente
la actividad de varias proteínas adaptadoras. La función
de una de esas proteínas adaptadoras, llamada HuR, se
estudió en detalle.
“El problema ha sido que se ha identificado una variedad de
proteínas distintas que se unen al ARNm en el núcleo y se
sabe que lo transportan al citoplasma”, dijo Steitz.
“Muchas de ellas son muy abundantes y unen virtualmente a cada
mensajero de la célula. Además, cada ARNm que se
encuentra en el núcleo está cubierto con distintas clases
de proteínas de unión al ARN”.
“Así que estos resultados parecen milagrosos dado que
con sólo inhibir las interacciones con el receptor de una o de
un par de estas proteínas adaptadoras, se puede mantener un ARNm
determinado exclusivamente en el núcleo. Todavía no
comprendemos este tan increíble fenómeno”. Steitz y
sus colegas habían comenzado a estudiar la proteína HuR
dado que está involucrada en la prevención de la
degradación de ARNm. Sin embargo, existían evidencias que
apoyaban la idea de que las proteínas de unión al ARN
colaboraban con la exportación nuclear de ARNm para genes de
respuesta temprana —aquellos que codifican para proteínas
reguladoras del crecimiento que se necesitan al comienzo del
desarrollo—. Las evidencias también sugerían que
HuR podía utilizar dos vías de exportación
independientes, una que involucraría a un receptor nuclear de
exportación, llamado CRM1, y otra que parece ser totalmente
independiente de CRM1.
“Nos preguntábamos cómo podríamos
comenzar a desmenuzar la función de esta proteína y
demostrar que había dos vías alternativas”, dijo
Steitz. Los investigadores se dieron cuenta que podían
aprovechar el descubrimiento de otros científicos, que mostraban
que pedazos cortos de proteína, llamados péptidos de
Troya o penetratinas, se pueden unir a otras moléculas para
transportarlas al interior de las células. Esos
científicos habían utilizado estos péptidos que
penetran en las células para llevar moléculas al interior
de las células para que compitan selectivamente con las
moléculas endógenas, bloqueando así su
acción. Steitz y Gallouzi decidieron aplicar la técnica
para bloquear selectivamente la acción de HuR.
El péptido que penetra en las células elegido como
transportador de la carga fue un pequeño pedazo de una
molécula de la mosca de la fruta, llamado factor de
transcripción antennapedia. Produjeron tres moléculas
inhibidoras al unir el péptido de la mosca con segmentos cortos
de tres proteínas adaptadoras, conocidas por ser fundamentales
para la exportación. Usando estos péptidos
sintéticos para bloquear las vías selectivamente, los
científicos probaron que HuR podría, de hecho, realizar
el transporte al exterior del núcleo a través de una
vía dependiente o independiente de CRM1.
Steitz y Gallouzi también utilizaron su método de
bloqueo selectivo para demostrar que ambas vías eran importantes
en el transporte del ARNm para el gen de respuesta temprana
c-fos. Y revelaron el funcionamiento de la vía
independiente de CRM1, demostrando que dependía de otro receptor
nuclear, llamado transportina-2—cuya función hasta
entonces era desconocida—. Según Steitz, la evidencia
sobre la participación de HuR en dos vías de
exportación aún no revela todos los detalles de su
función.
“HuR es una molécula extraña”, dijo.
“Y aún no estoy segura si realmente está realizando
múltiples funciones en la estabilidad y en la
exportación. Lo importante es que demostramos que hay
múltiples vías de exportación y que adaptadores
únicos parecen gobernar estas vías de alguna manera,
incluso a pesar de que existan todas esas otras proteínas de
unión al ARN en el ARNm. Y eso es lo próximo que
necesitamos comprender”. Según Steitz, el descubrimiento
de por qué las células parecen necesitar vías
alternativas de exportación será una de las claves para
entender la exportación del ARNm.
“Presumimos que las células necesitan vías
múltiples para poder adaptarse a distintas condiciones”,
dijo Steitz. “Por ejemplo, en este artículo, demostramos
que bajo condiciones de golpe de calor, HuR cambia de vía. Pero
ese fenómeno necesita ser explorado bajo otras condiciones de
estrés”.
Según Steitz, estudios futuros incluirán el uso de
análisis genéticos en gran escala para descubrir
qué ARNm utiliza distintas vías de exportación.
Steitz y sus colegas también utilizarán péptidos
que penetran en las células para transportar bloqueadores de
otras proteínas adaptadoras candidatas, en un intento por
revelar su función en incluso otras vías de
exportación.
La investigadora del HHMI Melissa
Moore, de la Universidad de Brandeis, acentuó que los
péptidos que penetran en las células debieran tener una
amplia aplicabilidad. “Cuanto más he aprendido sobre estos
péptidos, más me he entusiasmado, porque prometen ser
increíblemente útiles”, dijo Moore, autora de un
artículo Perspective de la revista Science junto
con el investigador del HHMI Michael
Rosbash, también de Brandeis. Moore dijo que los
péptidos que penetran en las células podrían
resultar ser importantes tanto como herramientas de
investigación básica y como en el desarrollo de
tratamientos clínicos que apunten a blancos
específicos.
“Dado que estos péptidos pueden llevar una variedad de
cargas moleculares, como proteínas y ácidos nucleicos,
podrían potencialmente llevar casi cualquier cosa requerida para
realizar experimentalmente un cierto cambio en la célula”,
dijo. “Y clínicamente, podrían ser utilizados para
desarrollar drogas que induzcan, por ejemplo, muerte celular en tipos
específicos de células”. Moore agregó que
tales drogas se podrían diseñar para que sean
transportadas al interior de las células por péptidos
específicos para cada tipo de células. O la
molécula de la droga se podría unir a un péptido
de penetración celular que sea más general, de forma tal
que sólo sea liberada, y así activada por una enzima
presente en el interior de un tipo de célula determinado.
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