Resumen de los ganadores del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2006 e investigaciones relacionadas
En los últimos años, el estudio del ácido ribonucleico en organismos vivos ha sido un tema candente indiscutible en biología y medicina. Algunos científicos lo describen como el comienzo de la era del ARN. La aparición de este campo candente se debe a un resultado de investigación publicado en Nature en 1998 por los estadounidenses Andrew Farr y Craig Mello: introdujeron por primera vez ARN bicatenario en genes de nematodos y descubrieron que el ARN bicatenario puede bloquear específicamente la expresión del gen correspondiente de manera más efectiva que el ARN monocatenario, un fenómeno que llaman interferencia de ARN. Su descubrimiento también llevó a los científicos posteriores a darse cuenta de que el producto final de la transformación genética en los organismos no son sólo proteínas, sino también una parte considerable del ARN.
El "detrás de escena" del silenciamiento genético
Algunas personas lo comparan así: el ADN es una película, y el ARN es el "detrás de escena" del silenciamiento genético: ADN es una película, el ARN es un proyector y las proteínas son una película que se proyecta en la pantalla. Entonces, el proceso de detección es la "expresión genética".
"Los grandes descubrimientos de Andrew Farr y Craig Mello han abierto un campo de investigación muy amplio para el estudio de la vida. Algunos científicos creen que sus descubrimientos son como la energía oscura en cosmología. Es un mundo completamente nuevo de la investigación biológica. Es natural que ganen el Premio Nobel". Comentó el investigador Chen Runsheng, director del Laboratorio de Ingeniería de Proteínas del Instituto de Biofísica de la Academia de Ciencias de China y miembro de la Organización Internacional del Genoma Humano.
Lo que a menudo encuentran las plantas y los animales transgénicos es que el gen extraño existe en el organismo y no se pierde ni se daña, pero el gen no se expresa o el nivel de expresión es extremadamente bajo. Este fenómeno se llama gen. silencio.
De hecho, ya en la década de 1970, la gente reconoció que el ARN afecta todas las actividades vitales de los organismos. Sin embargo, en ese momento, la comprensión de la gente sobre el ARN se limitaba al hecho de que los genes de los organismos se transcriben a partir del ADN (ácido desoxirribonucleico) para formar ARN mensajero, que luego se traduce en proteínas para funcionar.
En 1990, para profundizar el color púrpura de la campanilla, los científicos agregaron copias excesivas de genes para pigmentos sintéticos en las células. El resultado fue contraproducente no solo no se expresó el gen transferido, sino que también se produjo la síntesis. de sus propios pigmentos también se debilitó, las flores transgénicas aparecieron blancas o blancas, lo que en ese momento llamaron el fenómeno de supresión de sangre. Posteriormente, este fenómeno se confirmó en estudios posteriores en hongos, nematodos, moscas de la fruta, ratones y otras células animales.
Chen Yunsheng dijo que no fue hasta 1998 que los científicos se dieron cuenta verdaderamente del poder de esta molécula. Andrew Farr y Craig Mello observaron el fenómeno de "interferencia de ARN" en experimentos con nematodos. Agregaron ARN bicatenario exógeno a genes de nematodos y descubrieron que podía inhibir la expresión de proteínas correspondientes por genes específicos, demostrando esto por primera vez. es el "silenciamiento de genes" postranscripcional, que demuestra que se pueden utilizar moléculas pequeñas para silenciar genes.
Descubriendo un nuevo gen
"Mucha gente traduce esta palabra como ARN de interferencia, pero yo prefiero entenderla como ARN de interferencia." Chen Runsheng dijo: "Porque el significado de interferencia refleja mejor que el ARN actúa sobre genes diana específicos, en lugar de actuar al azar".
Como lo revelaron Andrew Farr y Craig Mello después de comprender este mecanismo de los organismos. , los científicos concluyeron que este mecanismo en sí debería servir al interior del organismo. Efectivamente, los científicos descubrieron más tarde que el gen que produce el ARN bicatenario existe dentro del organismo, pero nunca ha sido descubierto.
"Este ARN se llama gen de ARN pequeño y forma parte del código genético del organismo. Este gen de ARN es en realidad endógeno.
Chen Runsheng explicó: "Anteriormente, la gente pensaba que el producto final del ARN era proteína. Estos genes tradicionalmente producían ARN monocatenario a partir del ADN y ahora a menudo se les llama genes codificantes; sin embargo, el descubrimiento de pequeños genes de ARN ha hecho que la gente se dé cuenta de que existen es otro gen, su producto final es el ARN, explicó Chen Runsheng: "Entre ellos, el ARN pequeño es bicatenario y mucho más corto que el ARN ordinario. Puede controlar muchos comportamientos de las células y genes, y puede guiar la formación correcta de ellos. Materiales en la estructura de los cromosomas. Estos genes cuyo producto final es el ARN se denominan genes no codificantes. Actualmente, se descubren cada vez más genes no codificantes en organismos superiores. El descubrimiento de un nuevo conjunto de mecanismos reguladores del ARN a partir del fenómeno de la interferencia del ARN ha supuesto una gran revolución en el campo de la biología en los últimos años. "
Aunque el mecanismo de acción del ARN pequeño no se comprende completamente, los estudios en nematodos, moscas de la fruta, células vegetales y óvulos animales han demostrado que los ARN pequeños introducidos o transfectados directamente en las células pueden formar aún más ARN. Los complejos de silenciamiento de genes inducidos por ARN mediante la acción de varias enzimas específicas pueden unirse específicamente al ARN mensajero objetivo y entrar en reciclaje, formando así un efecto de cascada de amplificación, lo que permite que la interferencia del ARN se produzca en poco tiempo. de proteínas o péptidos genéticos dañinos.
El descubrimiento del mecanismo de interferencia del ARN ha llevado al descubrimiento de un gen completamente nuevo. Los científicos han descubierto gradualmente que la cantidad de genes no codificantes es muy grande en los organismos superiores. En el cuerpo, los científicos creen que el número de genes no codificantes es equivalente al número de genes codificantes. "Este descubrimiento ha cambiado la investigación humana sobre genes de un mundo con una sola proteína en el pasado a un mundo compuesto ahora por dos elementos. de dos elementos funcionales, ARN y proteína. Esto hace que nuestra comprensión humana de varios organismos sea más rica y diversa, y explica mejor la complejidad y diversidad de la vida", dijo Chen Runsheng.
Los científicos creen que decenas de miles de proteínas no codifican proteínas que forman moléculas de ARN. una enorme red molecular que regula las actividades de la vida celular. Es como la materia oscura en el universo y proporcionará nuevas ideas para la investigación en genómica y ciencias de la vida para reexaminar las células y su evolución. genes
¿Para qué se utiliza la interferencia de ARN? Hay indicios de que ciertas pequeñas moléculas de ARN pueden determinar el destino celular activando o desactivando genes, lo que podría tener efectos profundos en la inducción de células para formar tipos específicos de tejido. En los últimos años se ha descubierto que de esta manera se puede bloquear la síntesis de las proteínas correspondientes que controlan los virus que invaden las células, "apagando" genes específicos. Esto ha traído nuevas esperanzas para el tratamiento del SIDA y el cáncer. /p>
Chen Runsheng cree que el uso de la interferencia del ARN para estudiar la función de los genes es una herramienta conveniente para la investigación genética básica. Los científicos utilizan la interferencia del ARN para silenciar específicamente la expresión de los genes objetivo y luego observar los cambios morfológicos, fisiológicos y bioquímicos en los genes. células e incluso organismos después de que se suprime la expresión genética, especulando sobre la función del gen.
Este tipo de ARN autoexistente existe no sólo en los animales superiores, sino también en las plantas superiores. de ARN en virus en 2003, y ahora este ARN no nativo se encuentra en virus. Se ha demostrado que existen genes codificantes en casi todos los organismos.
Chen Runsheng dijo que en la actualidad se están realizando investigaciones de seguimiento. El fenómeno de la interferencia del ARN en realidad se está desarrollando en dos direcciones: una es la investigación básica y continúa estudiando la biología, las funciones, los mecanismos reguladores de los genes del ARN en el cuerpo y su relación con las proteínas (genes codificantes); fenómeno de la interferencia de ARN en profundidad y utilizarlo en posibles aplicaciones, como la práctica médica, como la supresión de tumores.
"Esta tecnología también se utiliza en la investigación de terapia génica. Muchas investigaciones médicas también están utilizando esta tecnología, con la esperanza de inhibir directamente los genes que causan enfermedades desde la fuente para tratar el cáncer e incluso el SIDA. "Chen Runsheng dijo: "Actualmente, los estudios han demostrado que la interferencia de ARN se puede utilizar para terapias antivirales, antitumorales y otras terapias genéticas en células de mamíferos cultivadas. En el futuro, importantes enfermedades como el SIDA y el Alzheimer podrán curarse mediante este nuevo enfoque. Además, para el diagnóstico de enfermedades específicas, no es necesario utilizar únicamente la proteína como indicador, en el futuro el ARN también puede convertirse en un marcador para detectar enfermedades importantes. Las perspectivas en este campo son muy amplias."
Precisamente porque se espera que la tecnología de interferencia de ARN trate la enfermedad desde la "raíz" y conduzca al silenciamiento de los genes de la enfermedad, la gente está naturalmente ansiosa por aplicarlo a aplicaciones clínicas lo antes posible.
Sin embargo, la mayor parte de la investigación sobre esta nueva tecnología proviene de experimentos con células in vitro, y los experimentos con animales in vivo apenas han comenzado. Tomará tiempo aplicarla realmente a la prevención y el tratamiento de enfermedades humanas, y requerirá mucho tiempo. -investigación profunda, detallada y sostenida por parte de científicos.