ohHace más de cien años, cuando Santiago Ramón y Cajal Observó las neuronas al microscopio y vio estructuras fibrilares y manchadas dentro de sus núcleos.1 Posteriormente, los investigadores descubrieron que estos compartimentos nucleares, denominados cuerpos nucleares, carecían de membranas pero contenían grupos de moléculas que participaban en funciones específicas. Uno de esos cuerpos nucleares, el speckle, contiene espliceosomas que se sabe que participan en el empalme del ARNm. La alteración de las motas conduce a una variedad de enfermedades y trastornos del desarrollosin embargo, aún no está claro cómo las motas impulsan el empalme.2,3

Una idea ha sido que las motas están empalmando fábricas. La reacción de empalme ocurriría dentro de la mota y luego el producto empalmado saldría. «Lo que la gente encontró es que eso no es lo que sucede», dijo michel guttmanbiólogo molecular del Instituto de Tecnología de California. “La razón de su mayor concentración de factores de empalme es muy parecida a la misma razón por la que, si busco dónde está la mayor concentración de sábanas en tu casa, no estará en tu cama, sino en tu ropa de cama. armario, ¿verdad? La ubicación donde los guardas cuando no los estás usando. Y se pensaba que lo mismo podía decirse de las motas nucleares”.

La idea de que las motas pudieran ser sitios de almacenamiento de espliceosomas impulsó a Guttman a profundizar en cómo la organización nuclear podría afectar el proceso de empalme. En un artículo reciente, el mostro que cuando los genes se colocan preferentemente cerca de motas, el corte y empalme del ARNm es significativamente más eficiente.4

«Es enorme para el campo del procesamiento de ARN, porque ahora realmente da un significado funcional a las motas», dijo el biólogo celular. Andres Belmont en la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign, que no estuvo afiliado al estudio.

Guttman y su equipo están interesados ​​en cómo la organización nuclear influye en diferentes aspectos cuantitativos de la regulación genética. Con este fin, ellos previamente desarrollado un método para identificar distintas regiones genómicas que estaban «moteadas lejos» y «moteadas cerca» en células madre embrionarias (ES) de ratón.5 En su nuevo estudio, integraron un gen informador en cada una de estas regiones genómicas utilizando CRISPR, junto con la tecnología de edición de genes de la proteína 9 asociada a CRISPR.

El gen informador era bidireccional. Una dirección transcripcional produjo ARN empalmado que fue etiquetado con una proteína fluorescente verde (GFP) y la otra dirección produjo ARN no empalmado marcado con una proteína fluorescente azul (BFP). Cuando el reportero se integró en regiones genómicas cercanas a las motas, la proporción entre GFP y BFP fue significativamente mayor.

Las células ES de ratón son totipotentes y expresan muchos genes diversos, pero Guttman quería saber si la arquitectura genómica acercaba genes específicos de tejido a las motas. Para averiguarlo, estudió el ttn gen que expresa titina, un componente clave del aparato contráctil, en miocitos de ratón. Guttman demostró que ttn se colocó más cerca de las motas en los miocitos que en las células ES, y su ARNm correspondiente en los miocitos se empalmó de manera más eficiente que en las células ES. Además, otros genes ubicados en la vecindad genómica de ttn en los miocitos se empalmaron de manera más eficiente.

A partir de estos hallazgos, Guttman concluyó que el speckle emite esplicosomas. «Piense en los planetas que orbitan alrededor del sol», dijo. «A medida que te alejas más y más, se produce una disminución espectacular en la transferencia de calor». De manera similar, para las motas que emiten espliceosoma, explicó Guttman, si el ARNm objetivo está cerca, el espliceosoma tiene un área más pequeña para buscar dentro del núcleo, lo que hace que el ARNm sea más fácil de encontrar.

«Esta idea de que el acoplamiento cinético funcional de dos procesos muy diversos pero críticamente integrados se logra mediante la organización espacial física y la remodelación de la arquitectura del ADN, es algo que no necesariamente habría anticipado», dijo Guttman, «pero creo que es increíblemente emocionante. y, de manera más general, al pensar en mecanismos novedosos de cómo se produce la regulación cuantitativa en la célula”.

A continuación, Guttman y su equipo quieren descubrir cómo se organiza la estructura del genoma para permitir la cinética específica y precisa del empalme del ARNm. “Aunque todas estas moléculas se mueven aleatoriamente, de forma estocástica en el núcleo, se obtiene esta coalescencia impulsada por la afinidad mutua entre estos dos componentes. Así es como pensamos por qué surge esta organización”, dijo Guttman.

«El número de artículos que analizan las motas nucleares ya ha aumentado en los últimos años», dijo Belmont, «pero ahora, esta fuerte importancia funcional convencerá a aún más personas a considerar el papel de las motas nucleares en cualquier proceso que estén estudiando». relacionado con el procesamiento de ARN en el contexto de la organización nuclear”.