ARN interferente para niños
El ARN interferente (abreviado como ARNi) es un tipo especial de molécula de ARN. Su trabajo principal es "apagar" o "silenciar" genes específicos. Esto lo hace a través de un proceso llamado ribointerferencia o interferencia por ARN. Imagina que el ARNi es como un interruptor que puede detener la producción de ciertas proteínas en una célula.
Contenido
- Tipos de ARN interferente: Pequeños Guardianes Genéticos
- ¿Cómo varía el ARNi entre diferentes seres vivos?
- ARN interferentes y pseudogenes: Una conexión sorprendente
- Inmunidad Mediada por ARNi: La Defensa de las Células
- Aplicación del ARNi en la terapia génica: Una promesa para la salud
- Véase también
Tipos de ARN interferente: Pequeños Guardianes Genéticos
Los ARN interferentes son moléculas muy pequeñas, de unos 20 a 25 nucleótidos de largo. Se forman a partir de moléculas de ARN más grandes que se cortan en pedacitos. Hay tres tipos principales de estas moléculas:
¿Qué es el siRNA y cómo funciona?
El término siRNA viene del inglés small interfering RNA, que significa ARN interferente pequeño. Son moléculas de ARN con dos cadenas, que encajan perfectamente con otras moléculas. Tienen aproximadamente 20 o 21 nucleótidos y una estructura especial en sus extremos.
Estas moléculas se forman cuando una enzima llamada Dicer corta ARN de doble cadena más largo. Una de las cadenas del siRNA se une a un grupo de proteínas llamado RISC (RNA-induced silencing complex). El complejo RISC usa esta cadena de siRNA como guía para encontrar un ARNm (ARN mensajero) que sea su "pareja" perfecta.
Cuando el RISC encuentra el ARNm complementario, lo corta en dos. La célula luego destruye estas mitades, lo que impide que el gen se exprese y produzca una proteína. Los científicos también pueden introducir siRNA en las células para estudiar o reducir la expresión de un gen específico.
¿Qué son los micro-ARN y cuál es su función?
Los micro-ARN (o miRNA) son otro tipo de pequeños ARN interferentes. Se forman a partir de precursores especiales que están en nuestro genoma. Estos precursores se doblan formando estructuras parecidas a horquillas.
Dos enzimas, Drosha y Dicer, ayudan a procesar estos precursores. Una de las cadenas del miRNA se une a un complejo similar al RISC, igual que el siRNA. Dependiendo de qué tan bien encaje el miRNA con el ARNm, puede hacer dos cosas:
- Detener la producción de proteínas a partir del ARNm.
- Hacer que el ARNm se degrade.
A diferencia del siRNA, la degradación del ARNm por miRNA comienza quitando una parte específica del ARNm llamada cola de poli(A).
¿Qué son los piRNA y qué papel juegan?
Los piRNA (Piwi-interacting RNAs, o ARN asociados a Piwi) se forman de una manera diferente, sin la ayuda de Drosha ni Dicer. Estos pequeños ARN se unen a unas proteínas especiales llamadas Piwi.
Se han encontrado muchísimos piRNA, pero en 2008 su función exacta aún no se conocía del todo. Sin embargo, se sabe que los piRNA y las proteínas Piwi son muy importantes para el desarrollo de las células que forman los óvulos y los espermatozoides.
¿Cómo varía el ARNi entre diferentes seres vivos?
Los seres vivos no son todos iguales en cómo usan el ARN interferente. Por ejemplo, en plantas y en un pequeño gusano llamado C. elegans, los efectos del ARNi pueden extenderse por todo el organismo y hasta ser heredados. Pero en moscas (Drosophila) y mamíferos, esto no ocurre.
En las plantas, se cree que el ARNi se mueve de una célula a otra a través de pequeños canales. La capacidad de ser heredado viene de un cambio en el ADN llamado metilación, que se copia en cada nueva generación de células.
Hay una diferencia importante entre plantas y animales en cómo usan los miRNA. En las plantas, los miRNA suelen ser casi idénticos a su gen objetivo y causan que el ARN se corte directamente. En cambio, en los animales, los miRNA son menos parecidos y suelen detener la producción de proteínas.
ARN interferentes y pseudogenes: Una conexión sorprendente
En 2008, varios estudios en moscas y ratones descubrieron algo nuevo. Sugirieron una conexión entre el ARNi y los pseudogenes. Esto hizo que las diferencias entre los siRNA, miRNA y piRNA fueran menos claras.
Un pseudogén es una parte del genoma que se parece a un gen normal, pero que no funciona de la misma manera. Se les ha llamado "ADN basura" porque no producen proteínas funcionales. Sin embargo, muchos de ellos se copian y se ha visto que son importantes.
Una función que se ha propuesto para los pseudogenes es la de regular otros genes. El ARNi podría ser el mecanismo que usan para hacerlo. Los estudios de 2008 encontraron pequeñas moléculas de siRNA naturales en moscas y ratones. Algunas de estas moléculas podrían venir de pseudogenes.
Endo-siRNA: Las categorías de siRNA naturales
El proceso de ARNi usa pequeñas secuencias de ARN que actúan como "guías". Estas guías controlan la cantidad de una proteína al hacer que su ARNm se degrade. Los estudios mencionados identificaron cuatro categorías de siRNA naturales (o endo-siRNA) que vienen de pseudogenes:
- La primera categoría de endo-siRNA ayuda a silenciar elementos genéticos llamados transposones. Estos siRNA tienen entre 21 y 22 nucleótidos y usan una proteína llamada Ago2.
- La segunda categoría se forma cuando el ADN se copia en dos direcciones opuestas. Se encontraron unos 1000 de estos endo-siRNA en moscas. Los genes que controlan están relacionados con funciones de los ácidos nucleicos.
- La tercera categoría de endo-siRNA se encontró solo en ratones. Se forman por la interacción entre un ARNm de un gen que produce una proteína y una copia "antisentido" de un pseudogén.
- La cuarta categoría es similar a la tercera. Se forman a partir de secuencias que se doblan en forma de horquilla. En ratones, estas horquillas pueden venir de pseudogenes.
Estos estudios sugieren que la regulación de genes por pseudogenes es un proceso importante y no algo al azar. Aunque se han encontrado más endo-siRNA asociados a pseudogenes en ratones que en moscas, se necesitan más investigaciones para confirmarlo.
Esta nueva información hace que las líneas entre los diferentes tipos de ARN interferente sean menos claras. También sugiere que los pseudogenes podrían haber jugado un papel en la evolución de cómo se regulan los genes.
Inmunidad Mediada por ARNi: La Defensa de las Células
El ARN de interferencia es una parte muy importante de la defensa de los organismos contra los virus y otros materiales genéticos extraños. Esto es especialmente cierto en las plantas, donde el ARNi ayuda a evitar que los transposomas (fragmentos de ADN que pueden moverse) se propaguen.
Plantas como la Arabidopsis thaliana tienen varias enzimas que cortan el ARN. Estas enzimas reaccionan de diferentes maneras cuando la planta se expone a distintos tipos de virus. Incluso antes de entender completamente el ARNi, se sabía que el silenciamiento de genes en plantas podía extenderse por toda la planta y transferirse a otras plantas mediante injertos. Hoy se sabe que es un mecanismo de defensa de las plantas contra los virus.
Muchos virus de plantas han desarrollado formas de "engañar" al ARNi para que no los ataque. Por ejemplo, producen proteínas que se unen a los fragmentos de ARN viral, impidiendo que el ARNi actúe. Algunos genomas de plantas también producen ARNi en respuesta a infecciones por ciertos tipos de bacterias.
Aunque los animales tienen enzimas cortadoras de ARN diferentes a las de las plantas, el ARNi también ha demostrado tener una función antiviral en algunos animales. En la mosca Drosophila, el ARNi es una defensa importante contra virus. Un papel similar podría existir en el gusano Caenorhabditis elegans, donde ciertas proteínas relacionadas con el ARNi aumentan en respuesta a virus.
En los mamíferos, el papel del ARNi en la inmunidad aún no se comprende del todo. Sin embargo, el hecho de que algunos virus de mamíferos tengan genes que suprimen el ARNi sugiere que este sistema de defensa existe también en ellos.
Aplicación del ARNi en la terapia génica: Una promesa para la salud
El ARNi es una herramienta muy prometedora para la terapia génica, que busca tratar enfermedades modificando los genes. Podría usarse para tratar enfermedades como el cáncer, infecciones por virus y enfermedades que afectan el cerebro o los ojos.
En el cáncer, el ARNi podría usarse para "apagar" los genes que causan la enfermedad. Los objetivos serían:
- Genes relacionados con las vías celulares del cáncer.
- Genes que participan en la interacción entre el tumor y el cuerpo.
- Genes que hacen que el cáncer sea resistente a la quimioterapia o radioterapia.
Para las infecciones virales, el ARNi podría detener la expresión de genes virales, interrumpiendo así la forma en que los virus se multiplican.
En enfermedades que afectan el cerebro, como la Enfermedad de Huntington, la Enfermedad de Parkinson o la Enfermedad de Alzheimer, el ARNi podría dirigirse a las secuencias de genes que causan la enfermedad.
Para problemas oculares, el ARNi podría administrarse directamente en los ojos. Un ejemplo de su uso es en el estudio del gusano pantera de tres bandas. Al usar ARNi, los científicos pueden "apagar" genes específicos para ver qué función tienen.
Véase también
En inglés: RNA interference Facts for Kids
- Ribointerferencia
