Una investigació duta a terme per tres equips del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) té com a objectiu desenterrar els elements estructurals perduts de l’àcid ribonucleic (ARN), que van ser funcionals en el passat, per entendre les primeres fases de l’evolució bioquímica, és a dir, de la vida complexa.

En col·laboració amb el Centre d’Investigació en Xarxa de Malalties Hepàtiques i Digestives (Institut de Salut Carlos III), l’estudi es publica a la portada de la revista Annals of New York Academy of Sciences.

Els científics han ideat un nou mètode per buscar a l’ARN actual elements de l’ARN antic que han estat reprimits, desdibuixats o reorganitzats al llarg de l’evolució. El procediment, denominat Arqueologia de l’ARN codificant, podria tenir aplicacions en virologia, ja que obre la porta a trobar petites molècules capaces d’impedir la replicació de determinats virus patògens, com el de l’hepatitis C.

Els investigadors proposen estudiar el passat molecular de l’ARN missatger (ARNm), l’àcid ribonucleic d’una sola cadena que transfereix a les proteïnes la informació continguda en l’ADN cel·lular. L’objectiu és determinar si aquestes molècules d’aRN codificant amaguen en el seu interior elements estructurals capaços de ser reconeguts per enzims actuals amb orígens arcaics i si aquests formen patrons.

“Tots aquests factors remeten d’una o una altra forma al passat remot de la vida dins de l’etapa del seu origen, que coneixem com a ‘món de l’ARN’. Es tracta, per tant, de descriure la història evolutiva de l’ARN observant-la amb ‘ulls d’enzim’. D’aquesta forma, treballem com l’arqueòleg que explora el passat remot i l’interpreta en funció dels objectes que troba en els estrats més antics”, explica l’investigador Jordi Gómez, que ha liderat aquest treball des de l’Institut de Parasitologia i Biomedicina López Neyra.

Usant aquest mètode, l’equip de Gómez va trobar, entre d’altres resultats, que l’antibiòtic geneticina inhibeix també la replicació del virus de l’hepatitis C en cèl·lules infectades.

Identificar als ‘perdedors’

Els investigadors han identificat petits elements estructurals d’ARN que, en l’etapa de l’origen de la vida, haurien pogut circular lliurement, quedant després integrats en molècules d’ARN de major mida i amb capacitat codificant (després de la fixació del codi genètic): els ARN missatgers cel·lulars i virals actuals.

L’objectiu, per tant, és obrir una porta a l’enteniment de l’evolució de l’ARN des del punt de vista dels ‘perdedors’ en el procés. Tant durant la concatenació d’aquells elements circulants primitius, com en la seva posterior participació en la codificació necessària per a la síntesi proteica, aquests haurien perdut molts dels seus graus de llibertat evolutiva i funcional originals.

Els factors empleats pels científics en l’estudi (la ‘caixa d’eines’) han estat la ribozima (enzim d’ARN) Ribonucleasa P humana i bacteriana, i l’enzim Ribonucleasa III del bacteri Escherichia coli. A més, han estudiat la radiació ultraviolada C (UV-C), que és capaç d’activar una autoescissió específica en algunes estructures locals terciàries de l’ARN. El terreny estudiat ha estat el conjunt d’ARNm dels hepatòcits, l’ARN genòmic (que funciona com ARNm) del virus de l’hepatitis C i d’altres virus relacionats evolutivament.

La biologia molecular des d’un altre prisma

“Es tracta d’un mètode, alternatiu i complementari a la filogènia molecular, per buscar i identificar elements d’ARN del passat, amb independència que les seves seqüències s’hagin difuminat i la seva funció hagi canviat”, destaca un altre dels autors del treball, l’investigador Esteban Domingo, del Centre de Biologia Molecular Severo Ochoa (centre mixt del CSIC i la Universitat Autònoma de Madrid).

Amb els assajos realitzats, els científics han analitzat la capacitat de l’ARN per reconèixer o ser reconegut pels factors estudiats, el que aporta informació directa sobre els aspectes materials (com composició, patrons moleculars, activitat catalítica o localització) dels ARN antics.

“La diferència entre el sistema d’investigació evolutiva que hem posat a punt i els mètodes filogenètics convencionals és clara, ja que aquests basen les seves anàlisis en representacions, en comparar les seqüències de bases de l’ARN, que, en el fons, no són sinó els mapes i plans de les seves estructures”, indica un altre dels autors del treball, l’investigador Carlos Briones, del Centre d’Astrobiologia (mixt del CSIC i l’INTA).

Font: agenciasinc.es

Referència bibliogràfica: Ascensión Ariza‐Mateos, Carlos Briones, Celia Perales, Esteban Domingo, Jordi Gómez. The archaeology of coding RNA. Annals of the New York Academy of Sciences. DOI: 10.1111/nyas.14173

Notícia traduïda per l’ASSCAT