Premios Nobel 2006: Fisiología o Medicina

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Enviado por:David Martínez Herrera
03-Oct-2006

Premios Nobel 2006: Fisiología o Medicina

2 de octubre de 2006

The Nobel Assembly at Karolinska Institutet ha decidido hoy otorgar el
Premio Nobel en Fisiología o Medicina del 2006
Conjuntamente a
Andrew Z. Fire y Craig C. Mello
Por su descubrimiento
"Interfer

Resumen

Los laureados con el Nobel este año han descubierto un mecanismo fundamental para el control del flujo de la información genética. Nuestro genoma opera enviando instrucciones para la manufactura de proteínas desde el ADN en el núcleo de la célula hasta la maquinaria sintetizadora en el citoplasma. Estas instrucciones están transportadas por el ARN mensajero (mARN). En 1998, los científicos americanos Andrew Fire y Craig Mello publicaron su descubrimiento de un mecanismo que puede degradar mARN de un gen específico. Este mecanismo, interferencia de ARN, se activa cuando hay moléculas de ARN como parejas de doble cadena en la célula. El ARN de doble cadena activa una maquinaria bioquímica que degrada aquellas moléculas de mARN que llevan código genético idéntico al del ARN de doble cadena. Cuando dichas moléculas de mARN desaparecen, el gen correspondiente es silenciado y no se produce ninguna proteína del tipo codificado.

La interferencia de ARN ocurre en plantas, animales y humanos. Es de gran importancia para la regulación de la expresión génica, participa en la defensa contra infecciones virales, y mantiene a los genes saltarines bajo control. La interferencia de ARN también está siendo ampliamente utilizada en ciencia básica como método para estudiar las funciones de los genes y podría conducir a nuevas terapias en el futuro.

El flujo de información en la célula: desde el ADN hasta la proteína vía el mARN.

El código genético del ADN determina que proteínas se van a construir. Las instrucciones contenidas en el ADN son copiadas a mARN y subsecuentemente utilizadas para sintetizar proteínas (panel 1). Este flujo de información genética desde el ADN hasta la proteína vía el mARN se ha denominado el dogma central de la Biología Molecular por el también premio Nobel Francis Crick. Las proteínas están involucradas en todos los procesos de la vida, por ejemplo como enzimas digiriendo nuestra comida, como receptores recibiendo señales en el cerebro, o como anticuerpos defendiéndonos contra bacterias.

Nuestro genoma contiene aproximadamente 30 000 genes. Sin embargo, sólo un fracción de ellos se utilizan en cada célula. La maquinaria que copia ADN en mARN en un proceso denominado transcripción controla que genes son expresados (es decir, gobierna la síntesis de nuevas proteínas). Esto, en cambio, puede ser modulado por varios factores. Los principios fundamentales para la regulación de la expresión génica fueron identificados hace más de 40 años por los premios Nobles franceses François Jacob y Jacques Monod. Hoy sabemos que principios similares operan a lo largo de toda la evolución desde las bacterias hasta los humanos. También forman la base de la tecnología genética, en la cual una secuencia de ADN se introduce en una célula para producir una nueva proteína.

Alrededor de 1990, los biólogos moleculares obtuvieron varios inesperados resultados que eran difíciles de explicar. Los efectos más impactantes fueron observados por biólogos de plantas que estaban intentando incrementar la intensidad del color de los pétalos en petunias introduciendo un gen que inducía la formación de pigmentación roja en las flores. En vez de intensificar el color, el tratamiento condujo a la pérdida total de color, ¡y los pétalos se desarrollaron blancos!. El mecanismo que causa este efecto permaneció enigmático hasta que Fire y Mello hicieron el descubrimiento por el que reciben el premio Nobel este año.

El descubrimiento de la interferencia de ARN

Andrew Fire y Craig Mello estaban investigando como se regula la expresión génica en el nematodo Caenorhabditis elegans (Panel 2). La inyección de moléculas de mARN que codifican para proteína muscular no produce cambios en el comportamiento de los gusanos. El código genético en el mARN se describe como el "sense"("sentido", "directo" o "codificante") y la inyección de ARN "antisense" ("contrasentido"), que puede aparearse con el mARN, tampoco tiene ningún efecto. Pero cuando Fire y Mello inyectaron ARNs directo y contrasentido juntos observaron que los nematodos mostraban un movimiento nervioso peculiar. Unos movimientos similares se habían visto en nematodos que carecían por completo de un gen funcional para la proteína muscular. ¿Qué estaba pasando?

Cuando las moléculas de ARN sentido y contrasentido se encuentran, se unen unas a otras y forman ARN de doble cadena. ¿Podría ser que este ARN de doble cadena silenciara el gen que codifica para ese ARN en particular? Fire y Mello probaron esta hipótesis inyectando moléculas de ARN de doble cadena que contenían código genético para otras varias proteínas del gusano. En todos lo experimentos, la inyección del ARN de doble cadena portando una secuencia genética conducía al silenciamiento del gen que codificaba para dicha secuencia. La proteína codificada no se producía nunca más.
Tras una serie de experimentos simples pero elegantes, Fire y Mello dedujeron que el ARN de doble cadena puede silenciar genes, que esta interferencia es especifica para el gen cuya secuencia coincide con la de la molécula de ARN inyectada y que la interferencia de ARN puede trasmitirse entre células e incluso ser heredada. Era suficiente inyectar minúsculas cantidades de ARN de doble cadena para conseguir el efecto, por lo que Fire y Mello propusieron que la interferencia de ARN (abreviado iARN, ARN interferente) es un proceso catalítico.

Fire y Mello publicaron sus descubrimientos en la revista Nature el 19 de febrero de 1998. Su descubrimiento clarifica muchas observaciones experimentales confusas y contradictorias y revela un mecanismo natural para el control del flujo de la información genética. Esto anuncia el inicio de un nuevo campo de investigación.

La maquinaria de la interferencia de ARN esta desenmarañada

Los componentes de la maquinaria de la iARN se identificaron durante los años siguientes (Panel 3). El ARN de doble cadena se une a un complejo proteico, Dicer, que lo rompe en fragmentos. Otro complejo proteico, RISC, liga estos fragmentos. Una de las cadenas de ARN es eliminada pero la otra queda ligada al complejo RISC y sirve como sonda para detectar moléculas de mARN. Cuando una molécula de mARN puede hibridar con el fragmento de ARN en RISC, es unida al complejo RISC, fragmentada y degradada. El gen al que servía este mARN en particular ha sido silenciado.

Interferencia de ARN - una defensa contra virus y genes saltarines

La interferencia de ARN es importante en la defensa contra virus, particularmente en organismos inferiores. Muchos virus tienen un código genético que contiene ARN de doble cadena. Cuando estos virus infectan una célula, inyectan su molécula de ARN, que inmediatamente se une a Dicer (Panel 4A). Se activa el complejo RISC, el ARN viral es degradado, y la célula sobrevive a la infección. Adicionalmente a esta defensa, los organismos superiores como el hombre han desarrollado una defensa inmune eficiente que implica anticuerpos, células asesinas e interferones.

Los genes saltarines, también conocidos como trasposones, son secuencias de ADN que se pueden mover por el genoma. Están presentes en todos los organismos y pueden causar daño si acaban en un lugar equivocado. Muchos trasposones operan copiando su ADN en ARN, que posteriormente sera transcrito inversamente de nuevo hacia ADN, e insertado en otro lugar en el genoma. Parte de esa molécula de ARN es a menudo de doble cadena y puede ser objeto de interferencia de ARN. En este sentido iARN protege al genoma de los trasposones.

La interferencia de ARN regula la expresión génica

La interferencia de ARN se utiliza para regular la expresión génica en las células de humanos así como en las de los nematodos (Panel 4B). Cientos de genes de nuestro genoma codifican pequeñas moléculas de ARN denominadas microARNs. Contienen fragmentos de secuencia de otros genes. Dichos microARNs pueden formar estructuras de doble cadena y activar la maquinaria de la interferencia de ARN par bloquear la síntesis de proteínas. La expresión de ese gen en particular es silenciada. Ahora en tendemos que la regulación genética por microARNs juega un papel importante en el desarrollo del organismo y en el control de las funciones celulares.

Nuevas oportunidades en investigación biomédica, tecnología génica y cuidado de la salud

La interferencia de ARN abre excitantes posibilidades para su uso en tecnología génica. Se han diseñado moléculas de ARN de doble cadena para activar el silenciamiento de genes específicos en humanos, animales o plantas (Panel 4C). Estas moléculas de ARN silenciador se introdujeron en la célula y activaron la maquinaria de interferencia de ARN para destruir el mARN con el código idéntico.

Este método también se ha convertido en una herramienta importante de investigación en biología y biomedicina. En el futuro, es de esperar que pueda utilizarse en muchas disciplinas incluida la medicina clínica y la agricultura. Varias publicaciones recientes muestran éxitos en silenciamientos de genes en células humanas y en animales experimentales. Por ejemplo recientemente se ha mostrado el silenciamiento de un gen que causa altos niveles de colesterol en sangre tratando animales con ARNs silenciadores. También hay planes para desarrollar ARN silenciador para el tratamiento de infecciones virales, enfermedades cardiovasculares, cáncer, desordenes endocrinos y muchas otras enfermedades.

Referencia:

Fire A., Xu S.Q., Montgomery M.K., Kostas S.A., Driver S.E., Mello C.C. Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature 1998; 391:806-811.

Andrew Z. Fire, nació en 1959, ciudadano de los EEUU, PhD en Biología en 1983, por el MIT (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, EEUU). Profesor de Patología y Genética, Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford, Stanford, CA, EEUU.

Craig C. Mello, nació en 1960, ciudadano de los EEUU, PhD en Biología en 1990 por la Universidad de Harvard, Boston, MA, EEUU. Profesor de Medicina Molecular e Investigador del Instituto Médico Howard Hughes en el Programa en Medicina Molecular, Escuela Medica de la Universidad de Massachusetts, Worcester, MA, EEUU.

Traducido por David Martínez Herrera para

Enlace: http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2006/press.html

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Últimos 10 Comentarios

Ver todos los comentarios (35)

Enviado por : César
07-May-2008 21:35 CET

Para quienes estén interesados, dejo este enlace a un artículo traducido al español de la revista PLoS Medicine sobre la genética de la esquizofrenia.

Enviado por : la hermosa
24-Mar-2008 01:10 CET

n
a que ver deben ser mas presisos
sorry!!!!!!!!!!!!!

Enviado por : manuel
10-Mar-2008 21:55 CET

callatre don omar tu ers la guevada

Enviado por : Ocabanillas
09-Feb-2008 01:36 CET

Se vislumbra ya la terapia génica, utilizando virus inofensivos de doble cadena RNA.
Solicito información acerca de donde puedo consguir virus bacteriófago certificado de doble cadena RNA, por supuesto vivo y conservado liofilizado.
Gracias

Enviado por : las primas
18-Ene-2008 16:41 CET

pensamos de que la biologia es algo interesante ya que esta ciencia da vida a las demas.

Enviado por : yvan
18-Oct-2007 17:53 CET

Los biólogos hacen el trabajo sucio, los médicos solo leen lo que se les da, jaa

Enviado por : deyber
14-Oct-2007 02:10 CET

como una vez me dijo un porfesor cada tres segundos se descubre ago nuevo en la ciencia y mas en las ciencias biologicas.

Enviado por : David
10-Oct-2007 07:44 CET

Cual medicina, esto es pura biología molecular, el Premio Nobel en Medicina y Fisiología debería llamarse Premio Nobel en Biología, casi todos los premios nobel en medicina fueron ganados por biólogos no por médicos, nunca un médico llegará a comprender todo lo q un biólogo llega a saber, simplemente los médicos se limitan a leer todo lo q los biólogos vienen descubriendo gracias a sus investigaciones.

Enviado por : deMONIaCA
02-Jul-2007 06:53 CET

Estas son las cosas que me hacen seguir estudiando Medicina y en general la vida.

Enviado por : las tiras
25-Jun-2007 10:31 CET

que interesante es la medicina, no??
para no dejarte dormir.

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