¿Qué es el ARN?

Una molécula clave en el lenguaje de la vida.

Por Almudena Zaragoza. Bióloga.

Lo que se consideraba “genes” no son entidades individuales sino fragmentos de ADN dispersos por el genoma y sin un significado concreto, es decir, no serían “palabras” sino algo así como sílabas sin sentido, y es la parte no codificante del genoma, el 98,5% restante, que se había calificado como “basura” o “ADN egoísta” (la “gran aportación” del ultradarwinista Richard Dawkins) la que regula a distancia estas sílabas para producir “palabras” con sentido, la que decide cómo se combinan las sílabas y dónde y cuándo se expresan y esta expresión está condicionada por el metabolismo celular y depende, por tanto, del ambiente externo. Es decir, los mismos “genes” tienen significados distintos en distintos organismos y se expresan (o no) de modo diferente en los distintos tejidos, en las diferentes etapas de la vida y en función de las condiciones ambientales.

Qué son los genes, Máximo Sandín, 2013.

Desde la biología ortodoxa parecen empeñados en inculcarnos el concepto de “determinismo genético”, el ya destronado “dogma central de la biología” así nos lo quiso grabar en los libros de texto. Un gen, una proteína. Nuestro código genético debía tener carácter discreto, cada frase tendría que estar tremendamente conservada desde el origen de los tiempos y ser heredada tal cuál, quizás si cabe con las pequeñas e imperceptibles modificaciones de una selección de organismos aptos, que la naturaleza, a modo de explotación ganadera, elige entre sus ovejas.

¡Qué bonito ha sido ver caer esta horrible visión de la vida! En el año 2012 los biólogos del MIT (Massachusetts Institute of Tecnology) publican algo denominado “empalme alternativo”, se descubre que ni siquiera el concepto de gen está claro y que segmentos de éstos a modo de sílabas pueden combinarse de diferentes formas para crear proteínas, dependiendo de las necesidades y el ambiente del organismo, siendo éstas las principales diferencias entre especies ¡Boom! (1) Si esto no hizo implosionar el “determinismo genético” cuidado que llegan los ARN no codificantes para rematar, que resulta que son ¡La mayoría del genoma! (2).

El ácido ribonucleico (ARN), ha tenido un protagonismo sin igual en los últimos años. Ha sido la gran apuesta de las farmacéuticas como vehículo de tratamiento y prevención del famoso COVID 19, una enfermedad inventada de la que se puede morir y ser asintomático con cientos de síntomas diferentes, englobados por un positivo en una prueba muy conocida porque nos robó la libertad como seres vivos. Hasta ahí un resumen de lo vivido en estos distópicos años, pero ¿Qué sabe la sociedad sobre estas moléculas en la naturaleza? ¿Dónde se encuentran? ¿Cuál es su función? Sería importante tener esta información antes de sucumbir a la propaganda del BigPharma (3).

El ARN proviene del ADN tras un proceso llamado transcripción, de ahí que a estas biomoléculas se las denomine transcritos. El 98,5% del genoma humano codifica para estos mensajes de información (4). Bioquímicamente son cadenas simples y no dobles como las de ADN y contienen un azúcar llamado ribosa, a diferencia del ADN, que está compuesto por desoxirribosa. Se sabe que estos ARN tienen su origen en el propio comienzo de la vida y que se encuentran en todos los ecosistemas terrestres: en el agua y en la tierra formando parte de los virus (5) (6), que son las únicas biomoléculas con capacidad de insertarse en las células, siendo éstas las únicas capaces de sintetizar a los virus gracias a su maquinaria celular.

Parece que todos los pasos detallados de la evolución almacenados en el ADN que se leen, transcriben y traducen en cada proceso de desarrollo y crecimiento de cada célula individual dependen de procesos mediados por ARN, en la mayoría de los casos interconectados con otros ARN y sus complejos proteicos asociados y funciones en una estricta jerarquía de pasos temporales y espaciales. La vida no podría funcionar sin los agentes clave de la replicación del ADN, a saber, mARN, tARN y rARN. No sólo el ARNr, sino también el ARNt y el procesamiento de la transcripción primaria en el pre-ARNm y el ARNm maduro descienden claramente de “elementos” retro con ascendencia retroviral evidente. En este sentido, los ARN no codificantes pueden representar una gran variedad de herramientas modulares para las necesidades celulares que se derivan de sedimentadores virales no líticos persistentes.

Noncoding rnas: persistent viral agents as modular tools for cellular needs. Günther Witzany, 2009.

Habitualmente, en la escuela, estudiamos tres tipos de ARN con funciones muy importantes que son: el ARN ribosómico, encargado de las subunidades del orgánulo celular que lleva su nombre, el ribosoma, el ARN mensajero que porta la información de una futura proteína y los ARN de transferencia que transportan los aminoácidos hacia el ribosoma. Este conjunto de ARNs forman parte de la maquinaria de traducción, que es el proceso por el cual la célula sintetiza proteínas.

La sorpresa llega cuando se descubre que la mayor parte de los genomas no codifica para proteínas como se creía, sino que la gran parte de su material genético, llamado durante años “ADN basura”, da lugar a ARN no codificante (4) y nos encontramos con que una enorme cantidad de información que contienen los seres vivos actúa, no sólo en la síntesis proteica, sino en una gran variedad de procesos, por lo decir en todos. Se han hecho experimentos con ratones knockout, los cuales tienen bloqueadas ciertas regiones del genoma, con el fin de averiguar su función si éstos no se expresan y se ha observado que los ARN no codificantes tienen importantes funciones en el desarrollo del sistema vascular, el corazón, los pulmones, el músculo esquelético, el tejido endotelial, etc. (7) (8) (9)

Utilizando células madre knockout se inhabilitó una región llamada Dgrc8 que codifica para ciertos microARNs, que son ARNs de cadena corta. Se descubrió que las células no eran capaces sin esta información de pasar de la fase G1 a la fase S del ciclo celular, es decir, no podrían llegar a copiar su genoma y dividirse sin esta valiosa información (10). Pero es que además, se ha visto que son puntos de inicio y fin de la transcripción, sin estos marcadores no se podría expresar adecuada y ordenadamente la información genética. Son promotores de genes en todos los animales eucariotas implicados en el control de patrones de expresión espacial del desarrollo embrionario, ¡Impresionante! Y además, son los responsables de la separación de la transcripción y la traducción en eucariotas (11) (12) (13). Incluso se sabe que son capaces de reprimir el ARN mensajero, lo que sugeriría que existe una inducción por parte de los microARNs para regular la expresión de proteínas específicas en cada tejido, estando directamente relacionados con la propia identidad tisular (8) (14).

También se ha visto que pueden funcionar como un nivel secundario de regulación de la expresión génica, si algo falla, harían de control para que el nuevo ser vivo que se está formando terminase el desarrollo embrionario sin problemas (15). De hecho, se ha descrito esta función de los ARNs no codificantes como una nueva dimensión del control de expresión del genoma al descubrir los llamados piARN, que forman complejos con unas proteínas llamadas argonautas, que son responsables de la diferenciación de células madre y células germinales (16)(17). Este impresionante hallazgo, nos da una pista sobre la aparición en el registro fósil de los organismos multicelulares, ya que tiene mucho sentido que la inserción en células germinales de estos paquetes de información genética, hiciesen posible una división de funciones en las células durante el desarrollo embrionario, que diese lugar a organismos complejos. El paso de unicelular a pluricelular no sería posible sin este mecanismo. El hecho de que se hayan encontrado cambios bruscos en las faunas en el registro fósil, coincidiendo con grandes catástrofes ambientales como caídas de meteoritos, cuadra con cómo funcionan estos complejos de ARN + proteínas que llevan a cabo un silenciamiento epigenético y postranscripcional de elementos transponibles (16). El término epigenético implica una relación del ambiente y los cambios que en éste se producen y cómo el genoma modifica su expresión génica cuando esto ocurre. Un cambio grande puede silenciar o no la expresión génica (18) y por otro lado, estos cambios activarían los elementos móviles del genoma, capaces de alterar el orden y configuración de la información genética y hacer posible que aparezcan seres vivos de una forma innovadora en momentos determinados de la vida de la Tierra (19) (20). ¡Absolutamente alucinante!

Pero si creías que esto no era suficiente, investigadores chinos publican en 2011 que microARNs procedentes de plantas pueden activar la expresión génica en los mamíferos. Parece ser que cuando las plantas entran en nuestro cuerpo a través de la alimentación, portan mensajes de ARN que nuestras células son capaces de leer y activar en consecuencia mecanismos fisiológicos (21). Estamos altamente conectados con nuestro entorno y nuestros hábitos son la clave de la comunicación con él. ADN, ARN, proteínas y el ambiente, son parte de un lenguaje universal de la vida, comprensible para todos los seres del planeta.

Resulta por tanto, que los ARNs son imprescindibles para controlar la expresión génica, la división celular, el desarrollo embrionario, la identidad tisular y fundamentales para la aparición y mantenimiento de la vida en la Tierra. Lo cual nos lleva a la conclusión de que no deberíamos permitir que ninguna empresa sintetizase y patentase la vida para enriquecerse, suministrando supuestas curas milagrosas a las enfermedades.

Cada vez que el hombre intenta reducir más cómo funciona la vida, ésta le devuelve una bofetada de complejidad recordándole todo lo que le queda por aprender, como para pretender controlar y manipular. La naturaleza es única dando baños de humildad. La vida es absolutamente maravillosa tal y como es y el sentido común se encuentra simplemente estudiarla y tratar de entenderla, esa es la verdadera ciencia. Observar y sentirse afortunado de formar parte. Y hasta que no comprendamos esto, seguiremos perdidos, sin rumbo; desarraigados de nuestro origen. Es momento de reconciliarse con la madre naturaleza, ella, nuestro origen, nos está esperando con los brazos abiertos.

Bibliografía.

1. Trafton, Ane (2012). Evolution: It’s all in how you splice it. MIT. https://news.mit.edu/2012/rna-splicing-species-difference-1220
2. Witzany, Günther (2009). Noncoding RNAs: Persistent Viral Agents as Modular Tools for Cellular Needs. New Yorck Academy of Sciences. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2009.04989.x
3. Vega, Paco (2021). Bill Gates acertó con el ARN mensajero: el éxito de Pfizer y Moderna abre una etapa de nuevas y mejores vacunas (VIH, cáncer…). El Economista.
4. Boland, C. Richard (2017). Non-coding RNA: It’s Not Junk. Springer doi: 10.1007/s10620-017-4506-1
5. Pfeffer, Sébastien et al. (2004). Identification of Virus-Encoded MicroRNAs. Science. DOI: 10.1126/science.1096781
6. Christodoulou, Foteini et al. (2010). Ancient animal microRNAs and the evolution of tissue identity. Nature. https://doi.org/10.1038/nature08744
7. Jian-Fu Chen, et al. (2006). The role of microRNA-1 and microRNA-133 in skeletal muscle proliferation and differentiation. Nature. https://doi.org/10.1038/ng1725
8. Prakash K. Rao, et al. (2006). Myogenic factors that regulate expression of muscle-specific microRNAs. PNAS. https://doi.org/10.1073/pnas.0602831103
9. Angelika Bonauer, et al. (2009). MicroRNA-92a Controls Angiogenesis and Functional Recovery of Ischemic Tissues in Mice. Science. DOI: 10.1126/science.1174381
10. Yangming Wang, et al. (2008). Embryonic stem cell–specific microRNAs regulate the G1-S transition and promote rapid proliferation. Nature. https://doi.org/10.1038/ng.250
11. Ryan J Taft, et al. (2009). Tiny RNAs associated with transcription start sites in animals. Nature. https://doi.org/10.1038/ng.312
12. A. Aziz Aboobaker (2005). Drosophila microRNAs exhibit diverse spatial expression patterns during embryonic development. PNAS. https://doi.org/10.1073/pnas.0508823102
13. Alberto R. Kornblihtt, et al. (2013). Alternative splicing: a pivotal step between eukaryotic transcription and translation. Nature. https://doi.org/10.1038/nrm3525
14. David P. Bartel, & Chang-Zheng Chen (2004). Micromanagers of gene expression: the potentially widespread influence of metazoan microRNAs. Nature. https://doi.org/10.1038/nrg1328
15. Hornstein, E. (2005). The microRNA miR-196 acts upstream of Hoxb8 and Shh in limb development.Nature. https://doi.org/10.1038/nature04138 
16. Richard W. Carthew (2006). A New RNA Dimension to Genome Control. Science. DOI: 10.1126/science.1131186
17. Haifan Lin, (2007). piRNA en la línea germinal. Science. DOI: 10.1126/ciencia.1137543
18. V Bollati & A Baccarelli (2010). Environmental epigenetics. Nature. https://doi.org/10.1038/hdy.2010.2
19. Roy J. Britten, (2004). Coding sequences of functioning human genes derived entirely from mobile element sequences. PNAS. https://doi.org/10.1073/pnas.0406985101
20. Christian Biémont, (2010). A Brief History of the Status of Transposable Elements: From Junk DNA to Major Players in Evolution. Genetics. https://doi.org/10.1534/genetics.110.124180
21. Lin Zhang, et al. (2011). Exogenous plant MIR168a specifically targets mammalian LDLRAP1: evidence of cross-kingdom regulation by microRNA. Nature. https://doi.org/10.1038/cr.2011.158.