Un gusano sin ojos abre una nueva vía para entender y curar una ceguera hereditaria
La retinosis pigmentaria es una enfermedad genética rara en la que se pierde gradualmente la visión por degeneración de la retina, hasta causar una ceguera completa. Existen 24 genes implicados en la forma autosómica dominante de esta enfermedad, 7 de los cuales codifican para proteínas implicadas en el splicing. A pesar de que estas proteínas se encuentran en todas las células de nuestro cuerpo, su mutación solamente desarrolla una patología en la retina. Esto podría deberse a que la retina es el tejido humano con mayor tasa de transcripción, por lo tanto, un splicing ineficiente la afectaría especialmente. Sin embargo, esta hipótesis no ha sido demostrada con solidez.
El splicing es el proceso por el cuál se lleva a cabo la maduración de los ARNm en células eucariotas. La maquinaria responsable, el spliceosome, es una de las mas complejas y mejor conservadas evolutivamente, desde levaduras hasta humanos. Si el splicing no funciona correctamente, se produce la síntesis de proteínas que resultarán defectuosas en sus funciones.
La retinosis pigmentaria es una enfermedad genética rara en la que se pierde gradualmente la visión por degeneración de la retina, hasta causar una ceguera completa. Existen 24 genes implicados en la forma autosómica dominante de esta enfermedad, 7 de los cuales codifican para proteínas implicadas en el splicing. A pesar de que estas proteínas se encuentran en todas las células de nuestro cuerpo, su mutación solamente desarrolla una patología en la retina. Esto podría deberse a que la retina es el tejido humano con mayor tasa de transcripción, por lo tanto, un splicing ineficiente la afectaría especialmente. Sin embargo, esta hipótesis no ha sido demostrada con solidez.
Los genes de splicing relacionados a la forma autosómica dominante de la retinosis pigmentaria son esenciales, lo que dificulta su investigación in vivo. Para saltear este obstáculo, en el estudio realizado en el laboratorio del Dr. Julián Cerón se utilizaron ARNi (ARN de interferencia) en el gusano Caenorhabditis elegans. La ventaja que ofrece este gusano es la posibilidad de silenciar parcialmente la expresión de un gen en todas sus células. Para ello, se los alimentó con bacterias que sobreexpresaban los ARNi de los genes de interés, bloqueando así parcialmente la expresión de los mismos. De esta manera se logró estudiar por primera vez en un organismo multicelular completo lo que sucede cuando estos genes de splicing no producen las cantidades normales de proteína.
Luego secuenciaron los ARNm de poblaciones de gusanos con niveles de expresión reducidos de prp-6, prp-8 y prp-31, que son tres de los genes ortólogos (genes homólogos que se han separado por un evento de especiación) de los genes humanos de la forma autosómica dominante de retinosis pigmentaria.
El análisis de los perfiles de expresión de poblaciones deficientes para los genes de splicing relacionados a la forma autosómica dominante de la retinosis pigmentaria proporcionó una lista de genes sobreexpresados, de la cual dos resultaron relevantes.
El primero es el egl-1, un efector de la vía de apoptosis. Como los transcriptomas mostraban perfiles de expresión del genoma completo, podía ocurrir que la sobreexpresión del gen se tratara de un fenómeno general o bien que fuera específico de un tipo celular o tejido. Para determinar ello se utilizaron animales transgénicos que expresaban la proteína verde fluorescente (GFP) bajo el control del promotor egl-1. Los animales con niveles de expresión reducidos de prp-8 expresasron egl-1 en la hipodermis. Además, en gusanos donde el ARNi actuaba sólo en un tejido específico, se observó que el ARNi del prp-8 detenía el crecimiento del gusano sólo cuando actuaba en la hipodermis, las cuales requieren una alta actividad transcripcional, pero no en células musculares.
El segundo gen relevante fue el atl-1, homólogo del gen humano ATR, uno de los sensores primarios de daño en el ADN. Este gen responde a lesiones en el ADN producidas por radiación UV o por estrés replicativo. Al recibir la señal del daño o estrés, los sensores primarios se activan y atl-1/ATR es reclutado por la proteína RPA hacia las regiones del ADN que hayan sufrido roturas simples de cadena. De esto se podía decantar la posibilidad de que pequeños defectos en el spliceosome fueran capaces de dañar al ADN. Para comprobar ello se utilizó un gusano transgénico que expresaba la proteína RPA-1 marcada con GFP. Luego de la exposición a rayos UV, los animales deficientes para prp-8 resultaron mas sensibles a esta reacción y acumularon mas lesiones en su ADN que los animales control. Por otra parte, al tratarlos con hidroxiurea (como inducción del estrés replicativo) se produjo un efecto similar al producido por el ARNi de prp-8, estancando el desarrollo de los gusanos antes de llegar a la edad adulta.
Con este estudio, se propone entonces un nuevo mecanismo molecular para entender por qué las mutaciones de los genes de splicing relacionados a la forma autosómica dominante de la retinosis pigmentaria causan la patología solo en la retina.
Enlace al artículo:
http://rnajournal.cshlp.org/
By Juan Ignacio Saborit Badano
By Juan Ignacio Saborit Badano
Interesante noticia. Una vez más se demuestra que el estudio de organismos más simples al ser humano nos puede ayudar para el conocimiento del propio ser humano y la aproximación a la solución frente a diversas enfermedades a través del estudio de genes que se han conservado a lo largo de la evolución o con los que comparten, en gran medida, estructura y función.
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