Wednesday, May 16, 2012

El mundo del RNA: apagando el FGFR3 en la acondroplasia, parte 2



Traducción: MaCriTeS

En el último artículo, comenzamos a revisar un complejo control del funcionamiento celular que ejercen algunos fragmentos diferentes de RNAs. Éstos llamados RNAs no-codificantes (ncRNAs) pueden reglamentar cuanto será creado de una determinada proteína al interferir en su producción, un fenómeno llamado interferencia de RNA (RNA interference, RNAi). Los científicos también dan a esta habilidad el nombre de silenciamiento del gen (gene silencing), porque impide a un gen activo dar origen a la proteína que él codifica. Existen varias clases de estos RNAs reglamentadores capaces de interferir en la producción de las proteínas, como ser los micro RNAs (miRNA) y los pequeños RNAs de interferencia (small interfering RNA, siRNA), que describimos muy brevemente, diciendo que cuando acoplados a un complejo de proteínas llamado RISC, se unen a un RNA mensajero (mRNA) y provocan su degradación.

RNAs hechos por el hombre

Así que los investigadores comenzaron a aprender que la máquina genética era mucho más complicada que los primeros modelos diseñados en los tiempos idos de las décadas de los cincuenta o de los sesenta, cuando el DNA fue descubierto, ellos se dieron cuentan que nosotros podríamos crear nuestras propias moléculas hechas del código genético, tanto del DNA como del RNA.

Recientemente, después del descubrimiento de los ncRNAs, fue todavía más rápido introducir las primeras moléculas artificiales de RNA en células de laboratorio, y darse cuenta que esto podría ser una herramienta útil para entender cómo funcionan los genes. El siguiente paso fue una conclusión natural: si podemos interferir en la producción de las proteínas (o en el funcionamiento de los genes) en estos cultivos de células, ¿podremos hacer lo mismo en un tejido vivo? La respuesta nuevamente es . Más que eso, algunas de estas moléculas ya se encuentran registradas como medicamentos o están en ensayos clínicos.

Los oligonucleótidos

Las moléculas de RNA artificiales son hechas de bloques de nucleótidos, y la combinación de nucleótidos en secuencias específicas puede ser fácilmente ejecutada en el laboratorio. En teoría, si alguien quiere bloquear un determinado mRNA, digamos que el mRNA que codifica la proteína receptora del factor de crecimiento fibroblasto 3 (FGFR3), es apenas el trabajo de producir la secuencia correcta de nucleótidos que corresponden, o complementan, la secuencia presente en el mRNA del FGFR3.
Pero, ¿cómo podría esta combinación detener la producción de la proteína?

Vamos a dar una mirada en una regla que sigue toda la maquinaria genética: La lectura del gen es hecha en la dirección 5 ' (decimos cinco prime) para 3' (tres prime). Estos números se refieren a las posiciones de los átomos de carbono en el anillo de azúcar (una ribosa), que forma parte del nucleótido. Vea más sobre esto aquí.

Toda la maquinaria de transcripción genética y la traslación de las proteínas sigue esta regla. En el último artículo ya vimos un poco sobre esto. En el DNA (esto es válido para el RNA, también), tenemos dos cintas combinadas en una hélice doble. Uno de los filamentos, que llamaremos  senso, comienza en 5' y termina en 3'. La otra cinta, complementar, se combinará con la cadena del senso en el sentido opuesto, a partir de 3 ' para 5' (siendo llamada de cinta antisenso). ¿Qué tiene que ver con el RNAi? El efecto de los ncRNAs ocurre por la unión a una región cercana a la extremidad 3' de la secuencia del mRNA, lo que conduce al bloqueo de la lectura del mRNA por el ribosoma. Yo le invito a que usted vea nuevamente el vídeo animado, sobre la interferencia del RNA patrocinado por la Revista Nature. Pero en esta oportunidad, preste atención a la posición donde el miRNA se unirá al RNA mensajero. Existe más de un tipo de interferencia de RNA y este vídeo animado muestra los dos tipos principales: el primero que aparece conduce directamente a la degradación del RNA; el segundo muestra como sucede la interferencia después de la unión con el ribosoma.

Cuando los investigadores construyen una molécula de nucleótidos miran hacia la misma región del objetivo natural de los ncRNAs, que está localizada al final de la secuencia del mRNA siendo, por eso, llamados de oligonucleótidos antisenso. Óligo es una raíz para pocos, y de esa forma la palabra significa literalmente pocos nucleótidos.

Necesitamos apenas de una corta secuencia de nucleótidos para hacer con que pare la traducción de las proteínas. Sin embargo, la investigación sobre la interferencia del RNA ha sido muy creativa y no está limitada a este mecanismo natural de acción. De hecho, existen algunas terapias antisenso que ya se encuentran en estudios clínicos donde el oligonucleótido se une a una sección particular del mRNA para producir el efecto deseado. Por ejemplo, hay un oligonucleótido antisenso que está siendo desarrollado para el tratamiento de la distrofia muscular de Duchenne, un tipo muy grave de malformación genética de los músculos, causada por un defecto en una proteína muy importante llamada distrofina (acceso libre). La molécula funciona uniéndose a una parte específica del mRNA inmaduro de la distrofina causando un cambio en la forma como él es preparado para la traducción, una estrategia llamada omisión de exón o salto de exón (exón skipping).

Aptámeros

Si usted sigue esta serie de artículos, probablemente recordará los aptámeros
. 
Los aptámeros son moléculas bastante adaptables hechas de nucleótidos. Mostramos que un aptámero específico puede ser usado para unirse al dominio extracelular del FGFR3 y bloquear la activación de la señalización del receptor. Bien, la capacidad de estos oligonucleótidos no se limita a la unión con las proteínas. Con seguridad, ellos también se pueden unir a otras secuencias de nucleótidos, lo que incluye, potencialmente, el mRNA del FGFR3, a través de la estrategia del antisenso. Éstas dos potenciales aplicaciones de los aptámeros en la acondroplasia todavía están esperando por un investigador que se interese en el tema.

Finalmente, si hacer oligonucleótidos es tan fácil, entonces, ¿qué es lo que estamos esperando? Vamos a producir apenas un oligonucleótido que se una al mRNA del FGFR3 y todo sucederá: sin FGFR3, ningún freno al crecimiento óseo. Nosotros ya contamos con ejemplos de que eso puede ser hecho.

El gran desafío

Diferentes y potenciales abordajes para tratar un gran número de condiciones, incluyendo la acondroplasia. ¿Qué es lo que nos impide usar un oligonucleótido antisenso para detener la producción de una única proteína, el FGFR3, en un cuerpo vivo? El problema principal no es el crear la molécula, sino el hecho de hacerla llegar a la célula objetivo, el condrocito. Vamos a revisar el desafío de la administración del medicamento en el próximo artículo.

Usted puede aprender más sobre interferencia de RNA leyendo los artículos mencionados al final de mi última presentación.

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