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Científicos descifran cómo se comunican los componentes celulares.

componentes celulares

Créditos de las imagenes: Technion Press Room.

Científicos de Israel están descifrando cómo se comunican los componentes celulares. Los científicos están descifrando un mecanismo que integra todas las etapas del ciclo de vida del ARNm en un sistema unificado.

Investigadores de Israel han descubierto un mecanismo que coordina el proceso de múltiples etapas de expresión génica. Es decir, traducir la información almacenada en el ADN en proteínas.

El estudio, publicado en Cell Reports, fue dirigido por el investigador principal de microbiología molecular, el profesor Mordechai Choder y el Dr. Stephen Richard.

El ADN se puede considerar como el “libro de recetas” de la célula, escrito con cuatro “letras”: las moléculas de nucleótidos.

Cada célula de nuestro cuerpo contiene ADN con la misma secuencia de nucleótidos (con algunas excepciones). Sin embargo, los tejidos de nuestro cuerpo (músculos, huesos, piel, etc.) son bastante diferentes entre sí en cuanto a cómo se forman y cómo funcionan.

La misma secuencia de ADN.

¿Cómo es posible que las células de todos los tejidos contengan la misma secuencia de ADN pero que las células de diferentes tejidos expresen diferentes conjuntos de genes y funcionen de manera diferente?

La respuesta está en la regulación de la expresión génica. Esto es una amplia gama de mecanismos que, en conjunto, regulan qué recetas del libro de ADN se “cocinarán”, es decir, qué genes se expresarían en cada célula en particular, en qué cantidades, y cuando.

Aunque este libro de recetas es el mismo en todas las celdas, las recetas que se cocinan pueden ser bastante diferentes.

Los mecanismos que regulan la expresión génica pueden dividirse en cuatro etapas principales, que giran en torno a la producción, transferencia, traducción y desintegración de moléculas de ARN mensajero (ARNm), cada una codifica una proteína única.

Síntesis y maduración del ARNm:

El ADN es una molécula de gran tamaño (casi 2 metros de largo).

En el proceso llamado “transcripción”, un gen que codifica una proteína (una receta del libro de cocina) se copia en una molécula de ARNm, cuya secuencia de nucleótidos está dictada por la secuencia de nucleótidos de ADN.

Esta molécula lleva las instrucciones para construir la proteína.

Transferencia:

Transporte de ARNm desde el núcleo celular al citoplasma, un entorno intracelular fuera del núcleo, donde se producen las proteínas. El núcleo se puede considerar como una “caja fuerte” donde se guarda el precioso recetario. Las recetas se copian cuando es necesario, pero el libro en sí nunca se saca de la caja fuerte.

Traducción de ARNm:

Esta etapa la lleva a cabo el ribosoma, la “fábrica de proteínas”.

El ribosoma lee la instrucción del ARNm (una receta única) y produce una proteína. Las proteínas se componen de aminoácidos, cuya secuencia está dictada por la secuencia de nucleótidos del ARNm. La secuencia de aminoácidos determina la naturaleza y funcionalidad de la proteína. Las proteínas realizan muchas funciones en nuestro cuerpo y son responsables, en parte, de lo que somos.

Decaimiento del ARNm:

Como la mayoría de las moléculas de nuestro cuerpo, los ARNm se invierten.

Su degradación se lleva a cabo por factores que también participan en la transcripción. Por tanto, los procesos de síntesis y desintegración del ARNm están vinculados.

“Cada etapa está regulada por un mecanismo sofisticado, consta de muchas docenas de factores dedicados que ejecutan el proceso y aseguran su precisión”, dijo el profesor Choder.

“Estaba interesado en comprender el mecanismo que integra todas estas etapas en un sistema unificado, tratando de obtener una vista mas completa. He planteado la hipótesis de que, para una expresión adecuada, todas las etapas deben estar coordinadas. Es por esta razón que me he centrado durante los últimos 15 años en “alejar” nuestro punto de vista de los procesos discretos – transcripción, traducción, etc. a todo el sistema ”.

Esta investigación continua, ha producido algunos descubrimientos dramáticos, entre ellos el descubrimiento de coordinadores de ARNm, publicado en 2010 en Cell.

Los coordinadores se unen al ARNm durante la transcripción y lo acompañan durante toda su vida; una vida que involucra todas las etapas antes mencionadas.

Cómo se comunican los componentes celulares?

“Para usar una analogía musical, el coordinador es como un director de orquesta, responsable de la coordinación entre los diversos instrumentos. Una ‘nota falsa’ en la orquesta, es decir, una descoordinación entre los escenarios, puede tener consecuencias fatídicas para el organismo”.

En el artículo actual, los investigadores dieron un paso más y examinaron los medios por los cuales los componentes celulares de las etapas y los coordinadores se comunican. Descubrieron que usan un “lenguaje”, cuyas “letras” son moléculas pequeñas (como fosforilo, metilo y acetilo) y las “palabras” son combinaciones de los mismos.

Estas moléculas se unen al coordinador, mientras que este se une al ARNm, formando un complejo ARNm / coordinador / molécula pequeña. Los coordinadores, a su vez, difundieron el “rumor” entre los escenarios.

El lenguaje contiene muchas palabras diferentes, cada una de las cuales representa una cierta combinación de letras y las posiciones dentro del coordinador (qué posición dentro de su secuencia de aminoácidos) que unen.

Cada “palabra” entrega información y comandos a las distintas etapas y afecta su funcionalidad. En cuanto a qué tipo de información deben entregar las etapas, van desde lo simple (p. Ej., “Todo está bien, puede continuar”) hasta lo más complicado (p. Ej., “Ralentizar, falta algo” o “enviar el ARNm a degradación: el problema es irreparable ”, etc.).

Este mecanismo permite la transferencia de información entre etapas, reduciendo así los errores en el camino. Según el profesor Choder, sería interesante ver si otros sistemas moleculares utilizan coordinadores similares y un lenguaje similar (o un dialecto).

 

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Comments

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  1. ¿Con este descubrimiento es posible llegar a saber como las células madre se convierten en los distintos tipos de células, y llegar a producir células de repuesto para el cuerpo humano?

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