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1 de Septiembre de 2017
Genética

El epitranscriptoma, un nuevo giro de la epigenética

El redescubrimiento de marcas químicas en el ARN está conmocionando el estudio de la expresión de los genes. Las técnicas que las analizan han sido declaradas método del año 2016.

NICK SPENCER/NATURE

En síntesis

Se sabe desde hace tiempo que las modificaciones o marcas químicas del ADN, lo que constituye el epigenoma, regulan la expresión de los genes, esto es, cuáles deben dar lugar a proteínas y cuáles no.

También se habían observado una variedad de modificaciones en el ARN, las cuales se producían después de la transcripción del ADN en ARN. Sin embargo, se desconocía su función.

En tiempo reciente se ha desentrañado la ubicación de estas marcas y el modo en que se añaden, eliminan e interpretan. Se ha comprobado que ejercen también un importante papel regulador de la expresión de los genes y constituyen un nuevo nivel de información genética, el epitranscriptoma.

Algunas grandes ideas parecen surgir de la nada, pero, en 2008, Chuan He andaba buscando una deliberadamente. Los Institutos Nacionales de la Salud de Estados Unidos acababan de publicar una convocatoria para financiar proyectos de alto riesgo y de gran impacto, y He, químico de la Universidad de Chicago en Illinois, quería solicitar uno. Pero necesitaba una buena idea.

Había estado estudiando una familia de proteínas que reparan el ADN dañado y empezó a sospechar que estas enzimas también podrían actuar sobre el ARN. Gracias a un golpe de suerte conoció al biólogo molecular Tao Pan, quien había estado investigando ciertos marcadores químicos, denominados grupos metilo, que presentan las moléculas de ARN. Los dos trabajaban en el mismo edificio de la Universidad de Chicago y comenzaron a reunirse con regularidad. A raíz de esas conversaciones comenzó a perfilarse su gran idea.

Por aquel entonces, los biólogos mostraban un gran entusiasmo sobre el epigenoma, la amplia gama de marcas químicas que decoran el ADN y las proteínas sobre las que esta molécula se sustenta. Tales marcas actúan como anotaciones que indican a la célula qué genes deben expresarse y cuáles deben permanecer en silencio. De este modo, el epigenoma ayuda a explicar el modo en que las células con un mismo ADN dan lugar a la multitud de tipos celulares especializados que forman parte de los distintos tejidos. Las marcas permiten, por ejemplo, que las células cardíacas mantengan su identidad y no se conviertan en neuronas o adipocitos. En las células cancerosas es frecuente encontrar marcadores epigenéticos mal ubicados.

Cuando He y Pan comenzaron a trabajar juntos, la mayoría de las investigaciones epigenéticas se centraban en las marcas que se asociaban al ADN o a las proteínas histonas sobre las que este se enrolla. Pero también se habían identificado más de 100 tipos de marcas en el ARN y se desconocía la función que desempeñaban. Algunas de las enzimas que He estaba estudiando tenían la capacidad de eliminar grupos metilo, por lo que él y Pan se preguntaron si alguna de ellas actuaría también sobre el ARN. Si lograran borrar las marcas estaríamos ante un método totalmente nuevo para controlar la expresión de los genes. En 2009 consiguieron financiación para tratar de identificar las marcas químicas reversibles del ARN y las proteínas que las eliminan.

Nueve años después, esta investigación ha dado lugar a una nueva ciencia «–ómica», la que estudia el epitranscriptoma. He y otros investigadores han demostrado que un grupo metilo unido a la adenina, una de las cuatro bases del ARN, desempeña un papel fundamental en la diferenciación celular y puede contribuir al cáncer, la obesidad y otras enfermedades. En 2015, el laboratorio de He y otros dos grupos descubrieron la misma marca química en las bases de adenina del ADN (hasta entonces, las marcas de grupos metilo solo se habían hallado unidos a la citosina), lo que hace pensar que el epigenoma podría ser todavía más complejo de lo que se había imaginado. La investigación ha despegado. «Creo que nos estamos acercando a una edad de oro de la epigenómica y la epitranscriptómica», afirma Christopher Mason, genético del Colegio Médico Weill Cornell, en la ciudad de Nueva York. «De hecho, estamos empezando a ver todas estas modificaciones que, desde hace décadas, sabíamos que estaban ahí.» Debido al auge de la epitranscriptómica, las técnicas que analizan este nuevo nivel de información fueron designadas método del año 2016 por la revista Nature Methods.

Marcar al mensajero
El dogma central de la biología molecular sostiene que la información fluye del ADN al ARN mensajero (ARNm) y, después, a la proteína. Por consiguiente, muchos científicos consideraban el ARNm como un simple intermediario que transmitía la información genética desde el núcleo celular hasta las fábricas de proteínas del citoplasma, los ribosomas. Esa es una de las razones por las que pocos científicos se fijaron en las modificaciones sufridas por el ARNm.

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