El mapeo de «chats» de proteína de ARN podría descubrir nuevos tratamientos contra el cáncer y enfermedades cerebrales

Los biogardines de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una nueva tecnología poderosa que puede apuntar a toda la red de interacciones de ARN-proteína dentro de las células humanas, un logro que podría ofrecer nuevas estrategias para tratar enfermedades que van desde el cáncer hasta el Alzheimer.

Las interacciones de ARN-proteína regulan muchos procesos esenciales en las células, desde la ignición y la desactivación de genes hasta el estrés. Pero hasta ahora, los científicos solo podían capturar pequeños subconjuntos de estas interacciones, dejando gran parte de la «conversación» de la célula oculta.

«Esta tecnología es como un mapa de cableado de conversación celular», dijo Sheng Zhong, profesor en el departamento de bioingeniería Shu Chien-Gene Biotecnología de la naturaleza.

«Demuestra qué ARN habla físicamente con qué proteínas. Muchas enfermedades, incluidos el cáncer y la neurodegeneración, se proponen cuando estas conversaciones empujan a las células a hacer cosas incorrectas, cómo crecer cuando no deberían, ignorar las señales de estrés o evadir el sistema inmune. Una vez que podemos ver los chats específicos de ARN-proteína, podemos diseñar los medicamentos que podemos diseñar, nuevamente».

La nueva tecnología funciona esencialmente congelando el momento en que el ARN y las proteínas se tocan físicamente dentro de las células. Cada proteína está amenazada y está vinculada químicamente a la unidad de ARN. Estas parejas de proteínas de ARN se convierten en códigos de barra de ADN únicos, que pueden leerse mediante máquinas de secuenciación estándar. El resultado es un catálogo completo de interacciones de ARN-proteína producidas en un solo experimento.

Cuando se aplicó a dos líneas de células humanas, la tecnología descubrió más de 350,000 interacciones, incluidas muchas que nunca se habían visto anteriormente. El equipo de Zhong confirmó las proteínas bien conocidas que se unen al ARN, pero también descubrieron cientos de esperadas.

Un ejemplo fue la fosfoglicerato deshidrogenasa (PHGDH), una enzima que el equipo de Zhong había identificado previamente como un gen causal en la enfermedad de Alzheimer y un potencial de biomarcadores sanguíneos para la detección temprana. En este estudio, se encontró que PHGDH une el ARN de mensajería vinculado a la supervivencia celular y al crecimiento nervioso. El hallazgo sugiere que PHDH puede influir en la salud del cerebro.

El equipo también descubrió que el RNA LNC00339 largo no codifica interactuar con 15 proteínas de membrana. Como este ARN es alto en varios tipos de cáncer, estas nuevas interacciones pueden ayudar a explicar cómo impulsa el crecimiento del tumor y los propagaciones.

La capacidad de ver estas interacciones ocultas podría descubrir nuevos objetivos de tratamiento de tratamiento y tratamiento.

«Las interacciones que actúan como perillas de control para la enfermedad se convierten en objetivos farmacológicos, ya sea ARN, socio proteico o superficie de contacto entre ellos», dijo el co-primero autor del estudio Shuanghong Xue, un académico postdoctoral en el laboratorio Zhong. «Si ciertas interacciones de ARN-proteína promueven la enfermedad, bloquearlas sería una estrategia terapéutica potencial. Si otras interacciones están protegidas de la enfermedad, nos gustaría preservarlas o mejorarlas».

Es importante tener en cuenta que la tecnología muestra no solo que un ARN y una proteína interactúan, sino que también indica qué región de la proteína está involucrada y qué secuencias de ARN son preferidas por una proteína particular. Este nivel de detalle ofrece valiosos puntos de entrada para diseñar terapias dirigidas.

Sin embargo, queda mucho trabajo. «Para la mayoría de las nuevas interacciones que hemos descubierto, todavía es necesario trabajar sus roles biológicos exactos», dijo Zhong. «El principal avance aquí es que hemos creado un mapa completo e imparcial de posibles colaboraciones de proteínas ARN. Esto abre la puerta a futuras investigaciones para descubrir qué son las enfermedades, cuáles son protectores y cómo podemos guiarlas con las drogas».

El equipo de Zhong ahora aplica la tecnología a los modelos de enfermedades, incluidos Alzheimer’s y Parkinson’s. Su objetivo es identificar las interacciones de proteína de ARN que se incorporan como base para las terapias de nueva generación.