Biólogos de Penn State descubren el origen de la “materia oscura” genómica

Un dúo de científicos de la Universidad de Penn State ha alcanzado un hito importante en la comprensión de cómo se origina la llamada “materia oscura” genómica. Esta “materia oscura” -llamada ARN no codificado- no contiene el modelo para la producción de proteínas y sin embargo, cuenta con más del 95 por ciento del genoma humano. Los investigadores han descubierto que esencialmente toda codificación y no codificación del ARN se origina en los mismos tipos de lugares a lo largo del genoma humano. Los hallazgos del equipo con el tiempo pueden ayudar a determinar exactamente dónde residen los rasgos complejos de ciertas enfermedades, desde los orígenes genéticos de las muchas enfermedades que residen fuera de la región codificante del genoma. La investigación, que se publicará en internet en la página de la revista Nature, se llevó a cabo por B. Franklin Pugh, titular de la cátedra Willaman en Biología Molecular en Penn State, y el estudiante postdoctoral Bryan Venters, quien ahora tiene un puesto de profesor en la Universidad de Vanderbilt.

En su investigación, Pugh y venters establecieron la secuencia para identificar la ubicación precisa de los inicios de transcripción -el primer paso en la expresión de genes en proteínas. “Durante la transcripción, el ADN se copia en el ARN, el material genético de cadena sencilla que se cree precedió a la aparición del ADN en la Tierra, mediante una enzima llamada ARN polimerasa y, después de varios pasos más, los genes están codificados y con el tiempo se producen las proteínas”, explica Pugh, En en su afán por comprender donde comienza la transcripción, otros científicos habían buscado directamente en el ARN. Sin embargo, Pugh y Venters lo hicieron en un lugar  determinado donde a lo largo de los cromosomas humanos se encuentran las proteínas que inician la transcripción del ARN no codificante.

“Hemos tomado esta decisión debido a que mucho ARN se destruye rápidamente poco después de que se haga, y esto hace que sean difíciles de detectar”, dijo Pugh.”Así que en lugar de buscar el producto de ARN de transcripción buscamos la” máquina de iniciación “que hace  el ARN. Esta máquina monta ARN polimerasa, que va a hacer el ARN, que a su vez va a hacer una proteína. “Pugh añadió que él y Venters se sorprendieron de encontrar 160.000 de estas” máquinas de iniciación”, porque los seres humanos sólo tienen alrededor de 30.000 genes. ”Este descubrimiento es aún más notable, dado que menos de 10.000 de estas máquinas en realidad se encontraron en el lugar de los genes. Como la mayoría de los genes están desactivados en las células, es comprensible por qué típicamente carecen de la maquinaria de iniciación “.

Los restantes 150.000 máquinas de iniciación  siguen siendo un tanto misteriosas. ”Estas máquinas de iniciación que no estaban asociados con los genes estaban claramente activas, ya que creaban ARN alineado con fragmentos ARN descubierto por otros científicos. Al principio, estos fragmentos de ARN fueron generalmente descartados como irrelevantes, ya que no codifican proteínas.” Pugh añadió que era fácil descartar estos fragmentos porque carecían de una característica llamada poliadenilación -una larga cadena de material genético, la adenosina base- que protege el ARN de la destrucción. Pugh y venters validaron sus hallazgos sorprendente mediante la determinación de que estas máquinas de iniciación no codificantes reconocen las mismas secuencias de ADN que las que están en los genes que codifican, lo que indica que tienen un origen específico y que su producción está regulada, al igual que lo está en los genes de codificación .

“Este ARN no codificante se han llamado” materia oscura “del genoma, ya que, al igual que la materia oscura del universo, es enorme en términos de cobertura ya que constituye más del 95 por ciento del genoma humano. Sin embargo, son difíciles de detectar y no se sabe exactamente cual es su misión o por qué está ahí “, dice Pugh. ”Ahora por lo menos sabemos que es real, y no sólo” ruido “o” basura”.

Por supuesto, el siguiente paso es responder a la pregunta, “¿cuál es su misión?

Pugh agregó que las implicaciones de esta investigación podrían representar un paso hacia la solución del problema de la “falta de heredabilidad” -un concepto que describe cómo la mayoría de los rasgos, como muchas enfermedades, no pueden explicarse mediante genes individuales y parecen tener su origen en las regiones del genoma que no codifican  proteínas. Sin embargo, si estas regiones producen ARN entonces estamos un paso más cerca de comprender la enfermedad.”

Enlace original: Penn State researchers discover the origins of genomic “Dark Matter”