Logística maestra en la célula: los investigadores descifran el "sistema de navegación" del ARNm
Trabajo premiado como manuscrito innovador: los hallazgos podrían permitir un mayor desarrollo de las vacunas de ARNm
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Como en una gigantesca fábrica, los componentes de las células vivas deben llegar al lugar adecuado en el momento oportuno. Un equipo de investigación dirigido por la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) ha investigado cómo la proteína transportadora Rrm4 actúa como un logístico de alta precisión en el hongo Ustilago maydis. El trabajo ha sido publicado como "manuscrito innovador" en la revista científica Nucleic Acids Research (NAR) debido a su trascendencia.
Imagen de microscopio de fluorescencia de hifas de Ustilago maydis con crecimiento unipolar y septación: el citoplasma, los septos y la célula inicial se tiñen con el colorante Calcofluor White, que hace visible la quitina de la pared celular fúngica.
HHU / Johannes Postma & Michael Feldbrügge
En el interior de cada célula, el plano de la vida -el ADN- está bien protegido en el núcleo celular. Para producir proteínas, las herramientas de la célula, se crea una copia del proyecto: el llamado "ARN mensajero" (ARNm). Éste debe transportarse a donde la célula lo necesite, por ejemplo, a las fábricas de proteínas.
En el caso de Ustilago maydis, causante de la enfermedad fúngica "tizón del maíz" en el maíz, los ARNm tienen que ser transportados a través de largas distancias hasta las puntas más externas de sus prolongaciones en forma de hilo (las "hifas"). Los procesos de transporte y su control desempeñan, por tanto, un papel central en el funcionamiento de las células. Para alcanzar lugares distantes se requiere un servicio de transporte exprés activo.
La proteína de transporte Rrm4 se encarga de esta tarea logística en Ustilago maydis. Posee tres "brazos de agarre" especializados (los denominados RRM; motivos de reconocimiento de ARN) con los que agarra el ARNm y lo carga en orgánulos cerrados por membrana (endosomas). Éstos actúan como vagones de mercancías que recorren la célula como sobre raíles a lo largo de los microtúbulos.
Pero, ¿cómo reconoce la proteína transportadora qué ARNm debe agarrar? Utilizando el método de alta precisión iCLIP2, los investigadores dirigidos por el Prof. Dr. Michael Feldbrügge, del Instituto de Microbiología de la HHU, demostraron que el ARNm tiene "códigos postales" específicos. Sólo si el brazo de agarre de la proteína encaja exactamente en este código postal, el paquete se carga correctamente y, lo que es igual de importante, se mantiene estable durante el trayecto.
"Comprender este proceso en detalle sólo fue posible interrelacionando estrechamente las disciplinas. Mientras los biólogos experimentales del laboratorio de Düsseldorf examinaban los hongos y analizaban las mutaciones, los biólogos informáticos de Würzburg se ocupaban de la enorme complejidad de los datos. Sólo el análisis asistido por ordenador permitió descodificar los millones de puntos de unión entre la proteína y el ARN e identificar los sitios de unión funcionalmente importantes", afirma el profesor Feldbrügge, autor correspondiente del estudio publicado en NAR, al explicar la interacción entre los distintos socios colaboradores. Y añade: "De este modo, hemos descodificado la función de la proteína Rrm4 con una alta resolución no alcanzada hasta ahora. Nuestro enfoque también puede utilizarse para otras proteínas".
Los investigadores descubrieron que cada uno de los tres brazos de agarre tiene una tarea distinta a la hora de reconocer el ARNm. La unión no sólo determina el transporte, sino también el tiempo que un ARNm permanece estable antes de degradarse. Al "desconectar" específicamente los brazos de agarre individuales, se demostró que sin una unión precisa, toda la logística de la célula se colapsa: el hongo ya no puede crecer con normalidad.
El trabajo se centró especialmente en los ARNm destinados a las mitocondrias (las centrales eléctricas de la célula). Éstas dependen de un suministro constante de ARNm. Los investigadores han logrado entender cómo se comunican entre sí el núcleo, los endosomas y las mitocondrias.
La interconexión intracelular es un tema central del Centro de Investigación Colaborativa de Düsseldorf SFB 1535 MibiNet, en cuyo marco se llevaron a cabo las investigaciones. "Ahora hemos comprendido cómo la célula utiliza el transporte dirigido de ARNm para garantizar que el suministro de energía y la comunicación entre las distintas áreas celulares funcionen sin problemas", afirma el profesor Feldbrügge, portavoz del CRC.
Estos resultados de la investigación básica sobre un hongo también tienen implicaciones de gran alcance para la medicina moderna. El Prof. Feldbrügge habla de posibles perspectivas futuras: "Si se aclara cómo se transporta, reconoce y estabiliza el ARNm, las vacunas de ARNm -que se conocen desde la pandemia de la corona- podrán seguir desarrollándose, hacerse más precisas y más eficaces sobre esta base, por ejemplo."
El trabajo ha sido reconocido por la revista NAR como un manuscrito innovador. Esto demuestra la especial trascendencia del estudio: sólo el dos por ciento de los mejores trabajos presentados reciben tal calificación.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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