MADRID 8 Abr. (EUROPA PRESS) -
Martin Hetzer lleva un año como presidente del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) comprometido con la investigación sobre el envejecimiento. Así, la última publicación colaborativa de Hetzer con la Universidad Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg (Alemania), que también está asociada con el Centro Max Planck de Física y Medicina de Erlangen (Alemania), y sus colegas, ofrece nuevos conocimientos al respecto.
A Hetzer le fascinan los enigmas biológicos que rodean los procesos de envejecimiento en órganos como el cerebro, el corazón y el páncreas. La mayoría de las células que componen estos órganos no se renuevan durante toda la vida de un ser humano. Las células nerviosas (neuronas) del cerebro humano, por ejemplo, pueden ser tan antiguas como el organismo, incluso hasta más de un siglo, y deben funcionar durante toda la vida.
Esta notable edad de las neuronas podría ser un factor de riesgo importante para trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Alzheimer. Para comprender este tipo de dolencias es fundamental tener una comprensión más profunda de cómo funcionan las células nerviosas con el tiempo y mantienen el control. Esto potencialmente abre puertas para contrarrestar terapéuticamente los procesos de envejecimiento de estas células específicas.
En este contexto, este nuevo trabajo demuestra que el ARN, un grupo esencial de moléculas importantes para diversos procesos biológicos dentro de la célula, puede persistir durante toda la vida. Los científicos identificaron ARN específicos con funciones protectoras del genoma en los núcleos de las células nerviosas de ratones que permanecen estables durante dos años, abarcando toda su vida. Los hallazgos, publicados en la revista 'Science', respaldan la importancia de las moléculas clave de larga vida para mantener la función de una célula.
El interior de las células es un lugar muy dinámico. Algunos componentes se renuevan y actualizan constantemente; otros permanecen igual toda su vida. Es como una ciudad en la que los edificios antiguos se mezclan con los nuevos. El ADN que se encuentra en el núcleo (el corazón de la ciudad), por ejemplo, es tan antiguo como el organismo. "El ADN de nuestras células nerviosas es idéntico al ADN de las células nerviosas en desarrollo en el útero de nuestra madre", explica Hetzer.
A diferencia del ADN estable, que se repara constantemente, el ARN, especialmente el ARN mensajero (ARNm), que forma proteínas a partir de la información del ADN, se caracteriza por su naturaleza transitoria. El ámbito celular, sin embargo, se extiende más allá del ARNm hasta un grupo de los llamados ARN no codificantes. No se convierten en proteínas; en cambio, tienen deberes específicos para contribuir a la organización y función generales de la célula. Curiosamente, su esperanza de vida era un misterio hasta ahora.
Hetzer y su equipo se propusieron descifrar ese secreto. Por lo tanto, los ARN se marcaron, es decir, se "marcaron", en el cerebro de ratones recién nacidos. "Para este etiquetado, utilizamos análogos de ARN (moléculas estructuralmente similares) con pequeños ganchos químicos que hacen clic en moléculas fluorescentes en los ARN reales", explica Hetzer. Esto aseguró un seguimiento eficiente de las moléculas y poderosas instantáneas microscópicas en cualquier momento dado de la vida de los ratones.
"Sorprendentemente, nuestras imágenes iniciales revelaron la presencia de ARN de larga duración en varios tipos de células del cerebro. Tuvimos que analizar más a fondo los datos para identificar los que se encuentran en las células nerviosas", explica Hetzer. "La fructífera colaboración con el laboratorio de Toda nos permitió dar sentido a ese caos durante el mapeo cerebral". En colaboración, los investigadores pudieron centrarse únicamente en los ARN de larga duración de las neuronas. Cuantificaron la concentración de las moléculas a lo largo de la vida del ratón, examinaron su composición y analizaron sus posiciones.
Mientras que los humanos tienen una esperanza de vida media de unos 70 años, la esperanza de vida típica de un ratón es de 2,5 años. Después de un año, la concentración de ARN de larga duración se redujo ligeramente en comparación con los recién nacidos. Sin embargo, incluso después de dos años, seguían siendo detectables, lo que indica una persistencia de estas moléculas durante toda la vida.
Además, los científicos demostraron el papel destacado de los ARN de larga vida en la longevidad celular. Descubrieron que los ARN de larga vida en las neuronas consisten en ARNm y ARN no codificantes y se acumulan cerca de la heterocromatina, la región densamente empaquetada del genoma, que generalmente aloja genes inactivos. A continuación, investigaron más a fondo la función de estos ARN de larga duración.
En biología molecular, el enfoque más eficaz para lograrlo es reducir la molécula de interés y observar sus efectos posteriores. "Como sugiere su nombre y nuestros experimentos anteriores, estos ARN de larga vida son extremadamente estables", afirma Hetzer. Por lo tanto, los científicos emplearon un enfoque in vitro (fuera de un organismo vivo), utilizando células progenitoras neuronales, células madre con capacidad de dar origen a células neurales, incluidas las neuronas. El sistema modelo les permitió intervenir eficazmente con estos ARN de larga duración. Una menor cantidad de ARN de larga vida causó problemas en la arquitectura de la heterocromatina y la estabilidad del material genético, afectando finalmente la viabilidad de las células. De este modo, se aclaró el importante papel de los ARN de larga duración en la longevidad celular.
El estudio destaca que los ARN de larga vida pueden funcionar en la regulación duradera de la estabilidad del genoma. "El mantenimiento celular permanente durante el envejecimiento implica una vida útil prolongada de moléculas clave como los ARN de larga vida que acabamos de identificar", añade Hetzer. Sin embargo, el mecanismo preciso aún no está claro.
"Junto con proteínas no identificadas, los ARN de larga vida probablemente forman una estructura estable que de alguna manera interactúa con la heterocromatina". Los próximos proyectos de investigación en el laboratorio de Hetzer tienen como objetivo encontrar estos eslabones perdidos y comprender las características biológicas de estos ARN de larga vida.
