EPITRANSCRIPTÓMICA O COMO LA IMPROVISACIÓN EN LA COCINA PUEDE SER MÁS IMPORTANTE QUE LA RECETA.

Artículo realizado por Iñaki Velasco, como parte de la evaluación de la asignatura de comunicación científica, perteneciente al máster de biotecnología molecular y celular de plantas.

¿Qué diferencia esencialmente el material genético de una mosca y el material genético de un humano?¿Cómo es posible que una célula de la epidermis y la célula de la retina sean tan distintas si contienen el mismo ADN?¿Hasta qué punto el ADN es un factor diferencial cuando el gato doméstico de Abisinia tiene un 90% de similitud con nuestro ADN?¿Dónde residen las diferencias entre especies y células?A esas preguntas la ciencia les ha dado una respuesta. Básicamente, se trata de regulación. En estos casos de regulación de la expresión génica además de las modificaciones postranscripcionales y post traduccionales. Es decir no es tanto el material génico de partida, el ADN que posean, si no la capacidad de determinar qué genes y en qué cantidad se expresan y cómo sus productos pueden modificarse según las condiciones celulares.

Por tanto, la complejidad de los organismos vivos se basa en el libro de recetas que poseen, sí, pero más importante es si cabe su capacidad para regular estas, su especificidad y rapidez y la capacidad de improvisación del cocinero célula (además de la comunicación entre las diferentes células en sus cocinas). Si nos ceñimos a material genético el ADN entendido entonces como si de un libro o texto se tratará en determinados momentos puede tener ciertas páginas subrayadas y otras tantas tachadas, determinando que se lean y produzcan antes y más esas e ignore por el momento las tachadas y ahí reside una de las claves.

A todo este conjunto de sucesos contribuye de manera esencial el campo científico denominado epigenética. La epigenética hace referencia al estudio de los factores que, sin corresponderse a elementos de la genética clásica (básicamente, los genes), juegan un papel muy importante en la genética moderna interaccionando con estos. Los factores genéticos que son determinados por el ambiente celular —en lugar de por la herencia—, intervienen en la determinación de la ontogenia (desarrollo de un organismo, desde la fecundación del cigoto en la reproducción sexual hasta su senescencia, pasando por la forma adulta) y que igualmente interviene en la regulación heredable de la expresión génica sin cambio en la secuencia de nucleótidos. En definitiva es el conjunto de reacciones químicas y demás procesos que modifican la actividad del ADN pero sin alterar su secuencia.

La epigenética supuso un verdadero impacto, cambiando las concepciones de la genética clásica. La comunidad científica comprendió se han dado cuenta de que hay mucho más en las bases moleculares del funcionamiento celular, el desarrollo, el envejecimiento y muchas enfermedades. La idea que se tenía hace pocos años de que los seres humanos y los demás organismos son sólo fundamentalmente lo que está escrito en nuestros genes desde su concepción, está cambiando a pasos agigantados, y la ciencia avanza para lograr descifrar el lenguaje que codifica pequeñas modificaciones químicas capaces de regular la expresión de multitud de genes.

Bien, pues tras el descubrimiento de este nuevo campo, los seres vivos y la ciencia nos ha alumbrado con un nuevo descubrimiento en el cual se centra mi TFM: EPITRANSCRIPTÓMICA.

Epitranscriptómica. Aquí la primera visión que podría venirnos a la cabeza cuando pensamos en epitranscriptómica.

Si repasamos el dogma de la biología molecular, ADN -> ARN -> Proteínas. Hasta ahora la epigenética nos ofrecía una visión acerca de como el ADN podía actuar de diferentes formas o maneras. Pues tal como la epigenética es al ADN se piensa que la epitranscriptómica sería al ARN.

Es decir se abre una nueva visión en la cual el ARN mensajero sufra las mismas modificaciones que el ADN en epigenética. Estas modificaciones son modificaciones químicas: metilaciones, desmetilaciones o acetilaciones son las principales.

Metilación. El magnífico y casi acertado dogma de la biología molecular de nuestro adorado Dr Ochoa a.k.a. de la receta a tu mesa.

En el mundo animal, se han realizado avances a pasos agigantados habiéndose identificado más de 150 tipos de modificaciones. En plantas los descubrimientos han sido más modestos centrándose las publicaciones en la metilación y desmetilación del N6 de la adenosina del ARN. Es en esa modificación donde justamente donde se han centrado nuestras investigaciones. Una vez se realiza la metilación, ¿cuál es el siguiente paso?¿qué es lo que causa en concreto?

Normalmente este tipo de modificaciones químicas conllevan aparte de la presencia de la proteína encargada de la modificación, un complejo proteico en el cual suele componerse la proteína lectora o ‘reader’ que será la encargada de unir específicamente a esa modificación y enlazar con otras proteínas específicas de función.

En el caso de la metilación de mensajeros de ARN en plantas se creen que podrían funcionar como mecanismos de almacenamiento de ese mensajero para retrasar su traducción o actuar como reservorio o bien como silenciamiento post transcripcional (es decir evitar que estos mensajeros den lugar a proteínas), aunque las funciones que tienen en la planta todavía no están del todo claras.

Estos son nuestros puntos teóricos de partida.

Me van a perdonar por esta larga introducción pero creo que eran necesarios ciertos conceptos clave para entender cuáles son las implicaciones de este el que ha sido mi proyecto estos últimos meses. Y ahora centrándonos y uniendo lo anterior dicho con la experiencia TFM…

Como en cualquier lugar donde una entra de becario a mí me toco continuar una línea de investigación, colaborar con la comprobación de ciertas hipótesis. En el grupo donde me decidí a realizarlo, el grupo del Dr. Vicente Pallás (desde aquí mis agradecimientos a todo el laboratorio) se centra como ahora trataré de relacionar en virología de plantas. Sin embargo antes de mi llegada publicaron un artículo donde detallaban el descubrimiento de un gen cuya función es la de desmetilar las adenosinas 6N de ARN mensajeros. Esta desmetilasa era la primera notificada en plantas. Además se puso de manifiesto su relación con la infectividad de ciertos virus de plantas, en primer lugar dos virus muy extendidos en plantas como el virus del mosaico de la alfalfa (AMV) y el virus del mosaico del pepino (CMV) tienen metilaciones en su genoma de ARN y se demostró que sin esa desmetilasa en plantas estas presentan una mayor carga viral, además se reportó la interacción entre la metilasa y las proteínas de cubierta de ambos virus.

Con todos estos datos, la importancia y el nuevo campo que supone la epitranscriptómica y su relatada relación con los virus mi TFM está tratando de identificar las proteínas lectoras que actúan en la planta leyendo esas adenosinas metiladas y su posible relación y aplicación directa en la infección por AMV y CMV.

Decididos y manos a la obra nos propusimos a buscar genes candidatos a nuestra proteína lectora. Para ello se realizaron estudios in silico realizando pruebas comparativas entre las proteínas lectoras ya descritas en otros organismos y en el genoma de Arabidopsis thaliana suponiendo que la región que realiza la función de leer la metilación ha de estar conservada y ser similar entre la proteína de la planta y la de otros organismos.

Hallando una serie de genes candidatos, los aislamos del genoma y logramos purificar nuestros genes candidatos a lectores a.k.a. ECT2 y ECT5. Toda vez tuvimos estos genes planificamos las pruebas para comprobar dicha función. Para ello se realizaron los ensayos típicos de interacción proteína-proteína. Como ya se ha demostrado tanto la proteína desmetilasa como la metilasa interaccionan con la proteína de cubierta del virus realizamos los ensayos para saber si ECT2 y ECT5 interaccionan con esa proteína.

Estos experimentos son comprobar su interacción en ensayos doble híbrido de levadura, su interacción en ensayos de BiFC y por último si podríamos cooinmunoprecipitarlas que daría un check acerca de su interacción física en un ensayo de CoIP.

Por si alguien no la conoce, un esquema de dicha técnica. La unión de las dos proteínas fusionada cada una con una parte de una proteína de fluorescencia.

En esta tarea me he centrado estos últimos meses y espero poder contaros un resultado positivo en los siguientes meses o si estáis interesados os animo a realizar búsquedas sobre estos genes a ver si encontráis información en poco tiempo publicada.

Como cierre y os invito a conocer más acerca del nuevo campo que se abre en ciencia de planas como es la epitranscriptómica cuyo alcance y aplicaciones están todavía por determinar y al que poco a poco muchos grupos intentan colaborar con su granito de arena incluido el mío.

Un saludo a todos, recordad tan importante es el escritor (metilasa) como el lector (ECT2 y ECT5).

6 comentarios

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La verdad que me parece muy interesante, no sabía que compartíamos tanta información con el gato Albisinio

Sofia Sofia

Artículo muy interesante! Gracias por acercar estos conceptos a la población!
Saludos de una bióloga!!

Paula Paula

Esta muy bien explicado, especialmente si no se tienen muchos conocimientos de genética; y el estudio suena muy interesante 🙂

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