El ARN, o ácido ribonucleico, es una de las moléculas más importantes para que el cuerpo funcione correctamente. Una de sus funciones principales es convertir la información almacenada en nuestra genética en proteínas reales que construyen y operan células, por ejemplo.
Para mantenerse sanas, las células mantienen la producción y la eliminación de ARN en un cuidadoso equilibrio, pero hay formas de alterar este equilibrio. Los virus invasores tienden a producir más ARN, y el envejecimiento, ciertos cánceres y enfermedades neurodegenerativas también pueden causar alteraciones.
En un estudio publicado en PNAS, los investigadores describen una forma recientemente descubierta en la que demasiado ARN puede causar daño: puede interferir con pequeñas plantas de energía llamadas mitocondrias dentro de las células, limitando sus capacidades de producción de energía.
Según el equipo detrás del estudio, dirigido por investigadores de la Universidad Texas A&M, esto nos brinda una nueva perspectiva importante sobre las enfermedades relacionadas con la edad, las infecciones virales y las terapias que se dirigen al ARN o lo utilizan.
“Los científicos saben desde hace mucho tiempo que la degradación del ARN ayuda a controlar la producción de proteínas y a eliminar el ARN defectuoso”, dice el virólogo Zhilong Yang, de la Facultad de Medicina Veterinaria y Ciencias Biomédicas (VMBS) de la Universidad Texas A&M.
“Nuestro estudio revela otra función importante: ayuda a las células a mantener la energía que necesitan para funcionar correctamente”.
Los investigadores agregaron un virus vaccinia a células humanas cultivadas en el laboratorio, modificando la configuración química para impulsar la acumulación de ARN, ya que el virus normalmente estimularía tanto la producción como la degradación del ARN, para sobrevivir y evitar la detección.
Otros experimentos involucraron transferencias directas de ARN, sin infección, incluido el ARNm (el tipo que produce proteínas) y el ARN bicatenario (el tipo asociado con virus y que desencadena respuestas inmunes potencialmente dañinas).
El uso de oxígeno por parte de las células se utilizó como indicador de las mitocondrias, lo que permitió a los investigadores vincular las cantidades de ARN con la salud de las mitocondrias.
“Cuando aislamos sólo las mitocondrias y añadimos ARN, todavía observamos daño mitocondrial”, dice Djamal Brahim Belhaouari, de VMBS. “Ese fue el momento en que nos dimos cuenta de que podría tratarse de una respuesta celular al ARN previamente desconocida”.
“Demasiado ARN bicatenario o ARNm que no se puede degradar eficazmente puede contribuir a procesos patológicos en algunos contextos”.
Demasiado ARN se relacionó con un menor uso de oxígeno y producción de energía de las células, y la reacción ocurrió antes de que se activara el sistema inmunológico, lo que sugiere que esto no está siendo causado por la respuesta de emergencia estándar del cuerpo.
Y aunque el ARN bicatenario ya se ha relacionado con daño celular anteriormente (aunque no relacionado con las mitocondrias), la inclusión de ARNm aquí también sugiere que demasiadas de estas moléculas en general no son buenas para las células.
“El ARNm es un componente normal de nuestras células, pero parece que muchas cosas buenas, si obtenemos demasiado, pueden convertirse en un problema para la célula”, dice Yang.
“Cuando se acumula demasiado ARN, incluido el ARNm, puede dañar las mitocondrias e interferir con la capacidad de la célula para producir energía”.
Los próximos pasos son descubrir exactamente por qué sucede esto y confirmar el vínculo entre la abundancia de ARN y las mitocondrias que sufren bajo la carga. Probar estos hallazgos en organismos vivos también debería decirnos más sobre las reacciones involucradas.
Como el ARN es un mensajero tan importante para el cuerpo, a menudo se utiliza en vacunas para crear un fragmento de virus inofensivo, que luego protege contra el virus real. Más adelante, estos hallazgos podrían ayudar a que esas vacunas sean más seguras y eficaces.
También se están desarrollando terapias de ARN para atacar a las células, específicamente a las células cancerosas. Una vez más, saber cómo y por qué el ARN podría sobrecargar las mitocondrias también será útil en este caso, una vez que los científicos hayan confirmado con precisión cómo funciona.
“Creemos que el ARN cargado negativamente puede acumularse alrededor de las mitocondrias y alterar el equilibrio eléctrico necesario para la producción de energía, aunque se desconoce cómo sucede”, dice Yang. “Este es un nuevo concepto que seguimos explorando”.
“Comprender este mecanismo podría ayudar a los investigadores a diseñar y optimizar futuras terapias y vacunas basadas en ARN al comprender mejor cómo responden las células a grandes cantidades de ARN”.
La investigación ha sido publicada en PNAS.
Este artículo fue verificado por Fiona MacDonald y editado por Fiona MacDonald. Si bien nos enorgullecemos de nuestro proceso, somos humanos. Si detecta un error, háganoslo saber.