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ARTICULOS | Amigos de la Universidad de Tel Aviv | 15.02.2017 00:00

UNA NUEVA LETRA DE ARN REGULA LA EXPRESION DE LOS GENES

Un descubrimiento de la UTA, el Centro Médico Sheba y la Universidad de Chicago pone el ARN en el centro de la epigenética. 
Tel Aviv. ADN, ARN, proteína. Fin. ¿En serio? Hasta hace poco, el patrón que se empleaba para codificar la información genética de nuestras células era considerado relativamente sencillo: cuatro letras —A, G, C, T— para el ADN y otras cuatro — A, G, C, U— para el ARN. Sin embargo, esta ecuación resultó ser excesivamente simplista: el ARN seguía a la espera.

 

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Un nuevo estudio publicado en Nature, por parte de un equipo de la UTA, el Centro Médico Sheba y científicos de la Universidad de Chicago, descubre que el ARN, considerado la plantilla del ADN para la traducción de la proteína, suele aparecer con una letra extra, y esta letra es la clave reguladora para el control de la expresión genética. El descubrimiento de una nueva letra que marca miles de transcripciones de ARNm va ofrecer una nueva mirada sobre las diferentes funciones del ARN en los procesos celulares y en su incidencia en el desarrollo de enfermedades.
«Hasta hace poco se consideraba que la epigenética, la expresión de la regulación del gen más allá de la información primaria codificada por el ADN, estaba mediada por modificaciones proteínas y el ADN», afirma el profesor Gidi Rechavi, titular de la cátedra Djerassi de Oncología de la Facultad de Medicina Sackler de la UTA y jefe del Centro de Investigación del Cáncer en Centro Médico Sheba. «Estos nuevos hallazgos hacen que el ARN ocupe un lugar central en lo que toca a la epigenética.»
Esta investigación, dirigida en por el profesor Rechavi y el profesor Chuan He, catedrático de servicios distinguidos «John T. Wilson» en Química e Investigador del Instituto Médico «Howard Hughes» de la Universidad de Chicago, y conducida por un equipo de investigadores de la UTA, el Centro Médico Sheba y la Universidad de Chicago, constituye un paso adelante en la compresión de cómo se regula el ARN.
«Este descubrimiento abre aún más la ventana para que exploremos un nuevo mundo en la biología», señala He. «Estas modificaciones afectan en una medida muy grande casi todo proceso biológico».
La cantidad de nucleótidos modificados (letras) en el ARN es 10 veces más grande que el de las letras que se encuentran en el ADN. Sin embargo, ¿qué es lo que explica el impulso evolutivo hacia un alfabeto de ARN grande? Las moléculas de ARN tienen una amplia variedad de funciones, lo que incluye el almacenamiento de información genética y actividades reguladoras catalíticas y estructurales. Esto, en contraste con la función importante, pero unidimensional, del ADN en la codificación de la información genética.
El profesor Rechavi agrega además lo siguiente:
Las aproximadamente 140 modificaciones que acompañan el ARN incrementan de manera significativa el vocabulario del ARN y permiten que diferentes tipos de ARN —incluidos el ARNm, el ARNr, el ARNt, el ARNsi, el ARNmi y el ARNinc— implementen sus actividades versátiles.
El grupo del profesor Rechavi, dirigido por Dan Dominissini y Sharon Moshkovtiz, empezaron con la exploración del panorama de las modificaciones genéticas del ARN mensajero (ARNm) hace cuatro años mediante una modificación específica: la adición de un grupo metilo en la posición 6 de adenosina (m6A) en el ARNm. Después, el equipo de investigación demostró que esta modificación es específica de regiones exclusivas de las moléculas de ARNm y que proteínas específicas pueden «leer» esta modificación. También comprobaron que este cambio es dinámico y responde a estímulos medioambientales.
Estos hallazgos complementaron la identificación hecha por el profesor He, del grupo de la Universidad de Chicago, en el momento en que una enzima (FTO) quita las marcas de m6A del ARNm. La demostración de un proceso reversible que decora el ARNm y afecta su estabilidad, traducibilidad, empalme y localización estableció un nuevo campo en la «epigenética» del ARN conocido como «epitranscriptoma».
En este nuevo estudio, los investigadores develaron una nueva modificación dinámica del ARNm: la metilación de la posición 1 de la adenosina (m1A). Lo que resulta importante es que se demostró que esta investigación se localiza en una posición reveladora cerca del comienzo de la traducción de la proteína y está asociada a una síntesis de la proteína incrementada. Miles de genes se ven decorados por esta modificación, lo que les permite a las células regular la expresión de las proteínas que se precisan para procesos biológicos clave.
«Esperamos que la disrupción de este nuevo mecanismo regulatorio esté asociada con estados de enfermedad, como el cáncer y los desórdenes neurodegenerativos», afirma el profesor Rechavi.
Los grupos de investigación están abocados a investigar los procesos celulares involucrados en la «escritura» y en el borrado «borrado» del m1A así como los senderos bioquímicos que regula esta nueva modificación del ARN. En el futuro, planean analizar el papel que le cabe a la metilación del m1A en el desarrollo embriónico y en su participación en el cáncer y las enfermedades neurodegenerativas.
El estudio contó con el apoyo de la Fundación de la familia Kahn, la Red de Neurociencia «Sagol», los institutos Nacionales de Salud, el Instituto Médico «Howard Hughes, el Instituto de Investigación Médica de Asistentes de Vuelo, los centros israelíes del Programa de Excelencia, el Programa de Investigación «Ernest y Bonnie Beutler», el Consorcio Biomédico de Chicago y la Fundación para la Investigación del Cáncer «Damon Runyon». 

NECESIDAD, LA MADRE DE LA PARTICIPACION
Los investigadores de la UTA encuentran el vínculo entre la satisfacción maternal y la participación de los niños autistas en actividades diarias
Tel Aviv. Las madres de niños con trastornos del espectro autista (TEA) suelen sufrir de estrés y de falta de sueño. Los sacrificios casi siempre vienen después, cuando abandonan su carrera profesional y sus ambiciones personales, en la creencia de que el cuidado del niño «es lo primero».
Sin embargo, ¿acaso este abandono de las aspiraciones y los intereses son realmente beneficiosos para los niños con TEA? Un nuevo estudio de la UTA encuentra que la actitud positiva de una madre con respecto al involucramiento en las actividades diarias y el sentido de capacidad en el desempeño de las tareas parentales dan cuenta de una proporción importante de la participación exitosa de sus niños en las actividades diarias.
La investigación fue dirigida conjuntamente por las doctoras Orit Bar y Michal Avrech Bar, del Departamento de Terapia Ocupacional en la Escuela de Profesiones de la Salud «Stanley Steyer» de la Facultad de Medicina «Sackler» de la UTA, y fue llevada a cabo por la maestrando Limor Shelef, de la UTA. El trabajo fue publicado en la revista Research in Autism and Spectrum Disorders.
De tal madre, tal hijo
«El estudio demostró que, cuando una madre se siente competente y productiva, cumple mejor su función de madre», afirma la doctora Bart, quien viene conduciendo investigaciones en TEA desde hace 10 años y quien postula lo siguiente:
La satisfacción es tan importante para los chicos como para las madres mismas. Si la madre se involucra a diario en una variedad de ocupaciones personales y profesionales y obtiene un sentido de satisfacción personal que proviene de esas actividades, tan solo esto afecta en forma positiva la participación de los niños en las actividades diarias.
«Nuestra intención fue la de establecer qué podría mejorar la participación de los niños con TEA en las actividades diarias, desde ducharse y cepillarse los dientes hasta las actividades que tienen lugar después de la escuela y los juegos con amigos», explica la doctora Bart. «Pusimos el foco en una única perspectiva: la relación entre la participación de la madre y la participación del niño.
La doctora Bart y la doctora Avrech Bar, que se especializa en maternidad y salud maternal, crearon un modelo de participación que incluía, en primer lugar, la severidad del autismo y después varias variables relacionadas con la madre, esto es, la «autoeficacia» (es decir, en qué grado se siente competente como madre).
Los investigadores invitaron a 30 madres de niños con TEA y a 30 madres de niños de entre tres y seis años con un desarrollo normal a que participaran del estudio. Las madres completaron formularios relacionados con la participación de sus niños en la vida, su propia participación en la vida y su sensación de autoeficacia maternal. Si bien se encontró que la severidad del autismo era un indicador en el 20 % de la participación del niño, se observó que una proporción significativa, un 30 %, se correlacionaba con una firme participación de la madre en la vida y un alto sentido de autoeficacia.  
Tiempo para uno mismo
«Nuestras conclusiones son claras», señala la doctora Avrech Bar:
 Las madres necesitan enfocarse en ellas mismas, ocuparse de ellas mismas, de su propia carrera, educación y tiempo libre. No hay que abandonar los intereses personales y las aspiraciones ocupacionales. Esto puede afectar de manera negativa la propia salud y bienestar de ellas y de los niños. De aquí se obtiene una clara conclusión: Si uno participa de la vida de manera significativa, es probable que el niño también lo haga.
Los investigadores están preparando un abordaje para las intervenciones en cuestiones de TEA centrado en la familia, que incluye una atención de cerca a la autoeficacia de las madres y la participación en una variedad de actividades para promover el involucramiento de los niños.
«Hoy en día, la madre sigue siendo la fuente principal de cuidados, pero esto está empezando a cambiar», señala la doctora Bart. «Intuitivamente, creo que este tipo de investigación también podría beneficiar a los padres.»