Un estudio innovador realizado por investigadores del Centro de Física Biológica Teórica de la Universidad de Rice ha presentado ideas esenciales sobre los mecanismos que influyen en las transcripciones, un proceso que es crucial para la función celular. La investigación enfatiza cómo la identidad de los nucleótidos influye significativamente en el riesgo de errores durante la transcripción, donde el ADN se copia al ARN.
Publicado en el Actas de la Academia Nacional de CienciasEl estudio fue dirigido por Tripti Midha, junto a Anatoly Kolomeisky y Oleg Igoshin. Descubrieron que no todas las secuencias genéticas son igualmente sensibles a los errores de transcripción, lo que sugiere que los dos nucleótidos pueden cambiar las tasas de error inmediatamente después de un nucleótido dado. Este trabajo se basa en hallazgos anteriores que abordan los mecanismos de lectura de pruebas enzimáticas, con diferentes cinéticas de aditivos de nucleótidos.
Igoshin, profesor de bioingeniería, química y cines, está en él: «No es solo la carta en sí lo que importa, sino sus vecinos ascendentes».
La investigación del equipo indica que el ARN -polimerasen, las enzimas responsables de la transcripción de ADN, funcionan con tasas de error relativamente bajas. Sin embargo, pueden ocurrir errores que interrumpen las funciones críticas de proteínas. Los mecanismos con los que el contexto de ADN inmediato influye en estos errores anteriormente no se entendieron bien.
Al desarrollar un marco teórico que conecta la lealtad de la transcripción con la velocidad de registro de nucleótidos, los investigadores descubrieron que la integración más rápida, en particular la adenina (A) y la guanina (G) acortaron el tiempo disponible para la corrección de errores, en consecuencia aumentando los porcentajes de error. Por el contrario, las bases más lentas como la citosina (C) y el uracilo (U) permiten más tiempo para la lectura de pruebas, reduciendo los errores.
Los investigadores validaron su modelo teórico contra conjuntos de datos experimentales recientes y encontraron un apoyo robusto en varios contextos genómicos. «Los principios cinéticos que hemos desarrollado pueden predecir regiones donde es probable que ocurran errores», señaló Igoshin, y enfatizó que los modelos anteriores no tomaron la dependencia de la larga distancia.
En términos de implicaciones en la práctica, el equipo investigó el gen BRCA1, integralmente en la prevención del cáncer de seno y ovario. Su análisis reveló que los errores transcripcionales que están influenciados por la dependencia de la secuencia pueden conducir a codones de detención prematuros, que ocultan la proteína BRCA1 y dificulta su función de reparación de ADN, lo que aumenta la sensibilidad del cáncer. Kolomeisky enfatizó que esto indica una capa de vulnerabilidad genética previamente desapercibida que profundiza la comprensión de los mecanismos de enfermedades y los riesgos heredados.
Como resultado, los investigadores del estudio ofrecen una nueva herramienta para mapear y predecir dónde pueden ocurrir errores de transcripción dañinos. Mirando hacia el futuro, Midha sugirió que los biotecnólogos podrían usar estos hallazgos para diseñar gensques que se caracterizan por porcentajes de error inherentemente más bajos, mejorando la confiabilidad del ARN sintético y terapéutico.
En general, el estudio aclara cómo la interacción de las encuestas de nucleótidos y la cinética juega un papel crucial en los asuntos de transcripciónwa, que libera el camino para estrategias predictivas destinadas a mitigar las enfermedades genéticas.
