UNL Noticias

Un equipo de investigadores e investigadoras de la Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas (FBCB) de la UNL y del Instituto de Agrobiotecnología del Litoral (IAL) de doble dependencia  UNL- Conicet, en colaboración con el Centro de Ciencias Vegetales de la Universidad de Copenhague (Dinamarca) y el Instituto de Biología Molecular y Biotecnología de la Universidad Adam Mickiewicz (Polonia), demostró que la biogénesis de los microARNs está acoplada a la transcripción. 

El trabajo demuestra que en plantas la generación de microARNs ocurre a medida que sus precursores se van transcribiendo, lo que revela que la biogénesis de microARNs suceda más temprano y mucho más rápidamente de lo que se pensaba. Hasta el momento todos los estudios existentes daban cuenta de un mecanismo más tradicional dividido en etapas definidas, pero con este hallazgo se demuestra que el procesamiento de microARNs es un proceso dinámico y acoplado a la actividad de la ARN polimerasa. Según Pablo Manavella, investigador de la FBCB, del IAL y líder del equipo de trabajo: “Los resultados hallados cambian completamente el paradigma de cómo entendemos la producción de estas pequeñas moléculas en plantas”.

Para ilustrar el descubrimiento explicó: “Imaginemos que en una fábrica de camisas mientras una máquina va elaborando la tela, otra ya le cose los botones y otra le hace el cuello, haciendo que la prenda esté completamente armada y lista incluso antes que la primera máquina termine de tejer la tela. En el caso de esta analogía, la ARN polimerasa sería la máquina que teje la tela, y mientras su producto, un ARN precursor de miARNs, se va generando. La maquinaria de procesamiento, análoga a las máquinas encargadas de armar camisas, lo van cortando, generando un microARN maduro como producto final. De esta manera no hay trabajo en serie y las etapas de ensamblaje se borran, ya que todo sucede al mismo tiempo que el transcripto primario se va sintetizando”.

En esa misma línea afirmó: “Lo más interesante de este hallazgo es que encontramos que este mecanismo coexiste con el más “tradicional”, en el que la biogénesis de microARNs ocurre por etapas. Lo llamativo es que la función de los microARNs maduros, aún cuando fueran idénticos en secuencia, parece diferir con el momento en que son procesados, o sea según su lugar y forma de nacimiento. Este logro abre un enorme abanico de posibilidades tanto biotecnológicas como científicas a la hora de entender y utilizar estas moléculas con fines aplicados. Por ejemplo, los microARNs generados mediante el mecanismo descubierto parecen ser propensos a moverse entre células. Dicho movimiento es fundamental en la defensa de plantas contra virus y bacterias. De este modo, se podrían usar los conocimientos adquiridos para favorecer el movimiento de miARNs de forma artificial y en consecuencia estimular el sistema de defensas de las plantas, reduciendo el uso de pesticidas”.

¿Qué sabemos de los microARNs?

Son moléculas de ARN minúsculas, de 21 nucleótidos de largo y están implicadas en la mayoría de los procesos biológicos en organismos eucariotas. En humanos, por ejemplo, los microARNs participan en la protección contra distintos tipos de cáncer al igual que muchas otras enfermedades. Un desbalance en la producción de microARNs comúnmente se asocia a la aparición de muchos tipos de cánceres u otras patologías. En las plantas, los microARNs están relacionados con casi todos los procesos de desarrollo, crecimiento y adaptación a las condiciones ambientales, como así también a la defensa de virus, bacterias y otros tipos de patógenos. Las plantas incapaces de generar microARNs mueren a nivel embrionario mostrando la importancia de estas moléculas. Esencialmente los microARNs funcionan al unirse a ARNs mensajeros que contienen la información necesaria para generar proteínas, disparando su degradación en un proceso llamado “silenciamiento génico” que tiene como fin desactivar genes no necesarios en un tejido o momento particular.

 ADN “híbridos”

Otro de los hallazgos de esta investigación fue descubrir que estructuras poco conocidas del ADN, llamadas R-loops, son responsables de inducir el acoplamiento entre la transcripción y el procesamiento microARNs. “Uno siempre se imagina el ADN como una cadena doble, es la que todos conocemos y tenemos en nuestro imaginario, bueno en este caso en particular vimos que cerca de los genes de microARNs que se procesan co-transcripcionalmente se forman estructuras híbridas entre ADN y ARN. En estos casos la cadena de ADN se abre y se genera una doble cadena ADN-ARN dejando a su vez una de las cadenas de ADN libres. Por alguna razón que estamos investigando en nuestro siguiente proyecto esta estructura híbrida triple promueve la biogénesis de microARN acoplada a la transcripción. Por lo tanto, manipular este tipo de híbridos nos podría permitir seleccionar la forma que un miARN nace y por lo tanto qué función va a cumplir”, afirma Manavella.

Reconocimiento mundial

Este descubrimiento fue publicado en Nature Plants, en una de las revistas internacionales más prestigiosas del ámbito científico, posee altos estándares de edición y producción e independencia editorial. Publica mensualmente investigaciones sobre plantas, desde su evolución, desarrollo, metabolismo e interacciones ambientales hasta su importancia social. Esta validación mundial del trabajo realizado por las y los científicos de la FBCB-UNL y del IAL Conicet, abre un camino para líneas de investigación muy prometedoras por sus implicancias tecnológicas.

Link al paper: https://www.nature.com/articles/s41477-022-01125-x