Los bioquímicos ya habían decidido que la única función del RNA dentro del núcleo celular, era recibir órdenes de DNA para que finalmente ésta se tradujera en la producción de una proteína. En el RNA se copiaba la información inscrita en el DNA, y saliendo este del núcleo, su función era llevar el mensaje al lugar donde se fabricaban las proteínas (ribosomas). Pero nuevos descubrimientos indican que existe una clase de moléculas de RNA, llamadas "RNA pequeñas" que tienen funciones de control y que pueden anular genes o modificar sus niveles de expresión, lo que tendría profundas implicancias en los procesos de diferenciación celular. Estas moléculas pequeñas de RNA serían las que inducirían a algunas células a diferenciarse para ir formando un determinado tipo de tejido y otras otros tipos.

Estas asombrosas nuevas funciones son llevadas a cabo por pequeños trozos de RNA, de una longitud que varía entre 21 y 28 nucleótidos. Hasta ahora, esta importante función del RNA había pasado desapercibida debido a que los investigadores se habían concentrado sólo en el análisis de las grandes moléculas de RNA, a las que le atribuían la exclusiva responsabilidad de trasladar el mensaje genético desde el núcleo al ribosoma, lugar donde se fabricaba la proteína. Era allí donde otras moléculas de RNA tenían además la responsabilidad de ayudar a ensamblar los aminoácidos en el orden correcto.


Como se conoció el proceso

Fue sólo en el año 1997 en que los biólogos comenzaron a comprobar que pequeñas moléculas de RNA podían anular la expresión de varios genes. En un comienzo lo comprobaron en células de plantas, y luego se comprobó que también el proceso funcionaba en células animales (El RNA mensajero es también guardián: Creces Noviembre 2002, pág. 17). Antes que transcurriera un año (1998) ya los investigadores comenzaron a apreciar el poder de estas moléculas. Andrew Fire del Carnegie Institute de Washington en Baltimore y Craig Mello de la Universidad de Massachusetts en Worcester, pudieron introducir trozos de doble hebra de RNA en gusanos, las que gatillaban un bloqueo del gene que poseía una secuencia complementaria con el trozo de RNA. Es interesante hacer notar que algunos virus tienen esta estructura de doble hebra de RNA. Repentinamente quedó en evidencia la motivación de la destrucción del mensaje: "la célula al ser invadida por una doble hebra de RNA, pensaba que estaba siendo atacada por un virus y su reacción era tratar de liquidar su gene invasor”.

Pero también se pudo ver que estas doble hebras de RNA se formaban naturalmente cuando una hebra simple se enroscaba sobre si misma formando una especie de horquilla, poniendo así cara a cara dos secuencias complementarias (figura 1). Fue una sorpresa para los investigadores al observar que la formación de esta doble hebra de RNA inhibía genes que el mismo RNA había ayudado a generar. A ella los investigadores las llamaron "RNA de interferencia (RNAi)”.

Se avanzó otro paso crucial cuando un año atrás Gregory Hannon y sus colaboradores del Coid Spring Harbor Laboratory en Nueva York, identificaron una enzima denominada "Dicer" ("rebanadora" en inglés) que cortaba el RNA en pequeños trozos (figura 1). Estas eran de dos clases: unas llamadas "micro RNA" (miRNA) y las otras "pequeños RNA de interferencia" (siRNA) (small). Hasta ese momento, sólo estos últimos se consideraban como los principales actores de los RNAi. Fue más tarde cuando comprobaron que también los miRNA también podían desempeñar la misma función.

El hecho es que estos RNAi degradan el RNA mensajero que normalmente transportan el mensaje al ribosoma. No está aun claro cómo esto ocurre, pero los científicos creen que la enzima Dicer corta el RNA y presenta los pequeños trozos a otra enzima llamada "RISC", que utiliza sus secuencias de bases de los miRNA resultantes para identificar y degradar los RNA mensajeros que poseen una secuencia complementaria (fig. 2).

Esta rebanación del RNA mensajero, bloquea la expresión del gene por lo que no llega este a expresarse como proteína. Pareciera que este proceso fuera muy útil para las plantas porque actuaría como un sistema inmunológico genómico, protegiendo a la célula de moléculas de RNA dañinas o de virus que podrían alterar su genoma. En los últimos años también se ha descrito igual función en animales (El RNA mensajero es también guardián (Creces, Noviembre 2002, pág. 16).

En la actualidad en los laboratorios donde se estudian funciones de genes, el RNAi se está utilizando en lugar del proceso de "knock-out" de genes (ver recuadro), que es muy laborioso y consumidor de tiempo. En lugar de ello se está comenzando a utilizar las dobles hebras de RNA que en definitiva tiene el mismo efecto que la acción de inhibir la expresión de genes.

Ya se están montando plataformas tecnológicas para usar el RNAi o el siRNA en experimentos en gran escala. En la Unión Europea el proyecto agrícola propuesto por un consorcio de laboratorios de varios países plantea utilizar el RNAi para silenciar cada uno de los 25.000 genes que se encuentran en la planta "Arabidopsis thaliana". La idea es llegar a conocer la función específica de cada uno de esos genes, lo que sería de gran interés en agricultura, ya que la mayoría de los genes son comunes o muy semejantes en todas las plantas.


La epigenética, ajena al código genético

La más sorprendente revelación de este año ha sido publicada en cuatro trabajos en que se postula que el RNA de interferencia controla el fenómeno que se ha llamado "epigenético". Ello se refiere a los cambios en la expresión de genes que persiste por lo menos a través de una generación, pero que no son causados por cambios en el código genético del DNA.

En los últimos años los investigadores han encontrado que un tipo de regulación epigenética es controlada por los complejos llamados "cromatines", paquetes de DNA y ciertas proteínas (histonas) fundamentales que forman los cromosomas. Estos paquetes, cambiando la forma (haciéndose más o menos compactos), permiten que la cromatina pueda regular qué genes deben expresarse. Sin embargo el mecanismo del cambio de la forma aun permanece misterioso.

En el presente año, investigadores han trabajado con dos organismos diferentes, comenzaron a observar que las moléculas RNAi ejercían un tremendo control sobre la forma del cromosoma. A través de ello, y por mecanismos aun no bien comprendidos, pueden acallar o borrar secciones del DNA, más que silenciándolas temporalmente.

Estas novedades han sido observadas por varios grupos de investigadores independientes. En un caso, Shiv Grewal y sus colaboradores del Cold Spring Harbor, comparan la fisión de células de levaduras a las que le falta la maquinaria de RNAi, con células de levaduras normales. Cuando las células de levadura normales se dividen, sus cromosomas se separan y migran a lados opuestos de la misma. Los investigadores observan que esta etapa de la división celular es controlada alrededor del centrómero, por paquetes de cromatina llamados heterocromatina (el centrómero es la región de la escotadura del cromosoma). Encuentran que en las células mutantes de levaduras, a las que les falta los RNA pequeños, no pueden formar la heterocromatina en sus centrómeros y en otras regiones del DNA que controlan el apareamiento. Con estos resultados ellos sugieren que en ausencia de los RNA pequeños fracasa la división celular. Los científicos teorizan que en las levaduras saludables los pequeños RNA guían a la heterocromatina a las posiciones apropiadas para que se desarrolle el proceso.

Por otra parte, David Allis de la Universidad de Virginia, junto con Martín Gorov de la Universidad de Rochester en Nueva York, trabajando con un organismo unicelular ciliado, llamado "Tetrahymena", encuentra que los RNA pequeños durante la división celular gatillan la eliminación de algunas secuencias de DNA. Pareciera que en este proceso el RNAi actúa en estructuras análogas a la heterocromatina.

Ambos experimentos pueden ayudar a explicar por qué los RNA pequeños existen en la primera fase de la división celular. Tanto en el caso de las levaduras y Tetrahymena, los RNA pequeños entran en una actividad frenética concentrando su acción en regiones del genoma, como son los centrómeros, regiones del cromosoma que contienen secuencias repetitivas de DNA, como consecuencia de instalaciones de transposones. Los transposones son trocitos de DNA que pueden saltar alrededor del genoma insertándose en diferentes localizaciones; a veces con ello atascan la maquinaria de transcripción y causan enfermedades. Parece muy posible, aunque todavía es sólo una hipótesis, que los RNA pequeños se habrían desarrollado muy tempranamente en la historia de la vida, con el objeto de proteger al genoma de la inestabilidad.

Esta es una de las muchas áreas que deberán investigarse. Los investigadores tendrán que estudiar las funciones de más de 100 diferentes miRNAi, además de averiguar en que especies están cada uno de ellos. Desde luego hay informaciones que su comportamiento es diferente en las plantas que en los animales. Pero en todo caso parece evidente que los miRNAi ejercen un control sobre la expresión de los genes. También tendrá que investigarse con más detalles la función de proteínas, como Dicer, que parece desempeñar una función muy crítica.


*Saber más

Jennifer Couzin: Small RNA Make Big Splash. Science vol. 298, Diciembre 20, 2002, pág. 2296.stido.