Hoy traigo esta entrada en la que introduzco de forma general un concepto con el cual he de familiarizarme puesto que trabajaré mucho tiempo con él. Pero lo haré desde lo más sencillo hasta lo más complicado. Además, hago gala de una forma de explicar muy intuitiva que analogiza mucho con conceptos informáticos, con la cual quiero coger práctica.

Vamos a explicar una de las formas que tienen las células de regular la expresión de sus genes de una forma muy curiosa.

Generalidades del DNA

Como todos sabemos, el DNA es la molécula que utilizan las células de todos los seres vivos conocidos hasta la fecha para albergar la información que les permite hacer todas sus funciones vitales, desde cómo consumir un nutriente específico hasta en qué tipo de célula han de convertirse (en el caso de organismos multicelulares), pasando por cómo defenderse ante compuestos tóxicos, patógenos, o cómo deben las células fabricar sus propias sustancias y elementos estructurales.

Si bien estas funciones vitales se reparten entre muchos tipos de moléculas de distinta naturaleza (azúcares, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos y otros), todo lo que hace la célula es gracias a, en primera instancia, las proteínas, pues todas las operaciones celulares tienen como base el funcionamiento de enzimas y proteínas estructurales, que al uso son como operarios y ladrillos de construcción.

Expresión génica

Como si de una fábrica se tratase, el DNA equivale a un manual de instrucciones con información para fabricar operarios y ladrillos. Esa información ha de ser interpretada y destinada a la creación de dichos operarios y ladrillos, para lo cual viaja desde la base de datos de instrucciones (el núcleo de la célula) hasta las salas de montaje de la fábrica (el citoplasma de la célula), copiada a un documento escrito en un formato entendible por los operarios encargados de fabricar más operarios y ladrillos (=ribosomas), que viene a ser una molécula llamada ARN mensajero.

Durante este viaje del núcleo al citoplasma, el ARN mensajero se ayuda de muchas proteínas para madurar y pasar de un compartimento a otro. Unas de las proteínas que hacen esto actúan en un llamado complejo EJC. Este complejo se une al ARNm en aquellos puntos donde ha habido fenómenos de maduración (equivalentes a la depuración del código de un programa informático), y sirve de “banderita” para indicar que ahí ha habido manipulación del ARN.

Del código que se desprende del ARNmensajero, los ribosomas (=maquinaria para crear más operarios&ladrillos) sacan la información con la que, pieza a pieza (=aminoácido a aminoácido), se crean nuevas proteínas en un proceso llamado “traducción”.

Estas son las bases de la expresión génica.

Replicación del DNA

Paralelamente a cómo funciona la expresión de genes, debemos de reparar en cómo las células, al reproducirse, dan lugar a dos células hija que presentan copias idénticas de los genes de la célula original. En algunos casos, durante el proceso de copia de los genes, la maquinaria encargada de replicar la información del DNA se equivoca e introduce mutaciones en el DNA. A veces, estas mutaciones suponen cambios en la información de los genes o incluso la anulación total de los mismos.

Regulación de la expresión génica

Las células contienen muchísima, muchísima información. Más de la que necesitan, literalmente, pues no todas las células de un organismo van a desempeñar los mismos papeles (una célula de tu músculo no va a hacer lo mismo que la de un hueso, así que no expresará los genes para hueso). La célula es capaz, por tanto, de decidir qué genes expresar y qué genes no expresar. Esta regulación se desempeña de muchas maneras, pues la célula puede controlar estos complejos procesos en muchos de los pasos intermedios.

Un caso especial de regulación se pone de manifiesto para controlar la expresión de genes que no funcionan. Ante esto, si el gen no es especialmente necesario para la vida de la célula, la misma llega a “ser consciente” de que es innecesario invertir recursos en expresar ese gen y cancela la expresión del mismo. Para ello, durante el paso de traducción de la información del ARNm a proteínas, una maquinaria de proteínas es capaz de reconocer si ese ARNm contiene errores entra en juego y media la terminación del proceso de traducción. Concretamente, lo que reconoce son codones de STOP prematuros en el ARNm (=mensaje de “fin de la fabricación” prematuro que deja la pieza a medio terminar, inútil).

Esta regulación se denomina Nonsense-Mediated Decay, y su descubrimiento por mi parte ha supuesto un ejemplo de lo más práctico que aúna un montón de procesos diferentes que involucran al DNA y a la expresión de genes.

En una próxima entrada, ya más técnica, ahondaré en los detalles que conozco acerca de la regulación NMD.

Imagen | St. Olaf College