ARN de interferencia y su importancia en la biomedicina molecular

Resumen

El ARN de interferencia (ARNi) es una conservada respuesta biológica a la presencia de ARN de doble cadena, lo cual origina el silenciamiento específico de secuencia de un gen determinado. El esfuerzo exhaustivo en la investigación durante los últimos 5 años ha facilitado la colocación acelerada del ARNi de un fenómeno biológico desconocido a una herramienta valiosa utilizada en el silenciamiento de la expresión genética y en monitoreos genómicos funcionales a gran escala. Con esta tecnología, trabajos recientes han demostrado éxito en el potencial terapéutico del ARNi para tratar diversas enfermedades. Sin embargo, para incrementar estas aplicaciones y la apreciación en el futuro del ARNi tanto en la investigación básica como el tratamiento de desórdenes causados por expresiones genéticas aberrantes, es importante poseer un entendimiento del proceso del ARNi y sus limitaciones.

ABSTRACT

ARN interference (RNAi) is a conserved biological response to double-stranded RNA that results in the sequence-specific silencing of target gene expression. Over the past five years, and intensive research effort has facilitated the rapid movement of RNAi from a relatively obscure biological phenomenon to a valuable tool used to silence target gene expression and perform large-scale functional genomic screens. Also, with this unknown technology, recent studies have demonstrated success using the therapeutic potential of RNAi for treating important several disorders. However, in order to advance these applications and gain an appreciation for the future of RNAi both basic research and in the treatment of diseases caused by aberrant gene expression, its important to have an understanding of the process of RNAi and its limitations.

Introducción

El silenciamiento genético es un proceso sumamente importante en la mayoría de los organismos. Si una célula expresara todos y cada uno de sus genes sin una cierta regulación, el desorden generado en el interior de la misma podría conducir inclusive al frenado total de las funciones metabólicas, lo que conllevaría a una muerte celular inevitable. Para evitar este trágico incidente, la célula puede valerse del ARN de interferencia (ARNi), para inhibir y restringir la expresión de elementos genéticos no deseables.

Las primeras observaciones de este fenómeno se realizaron en organismos vegetales.1-4 Con la finalidad de obtener petunias de un color púrpura más intenso que el de la flor silvestre, se adicionaron copias extra a las plantas del gen que codifica ese color. Para sorpresa de propios y extraños, las petunias transgénicas resultantes eran bicolor y algunas completamente blancas.5, 6 Lo que indicaba que no sólo los transgenes habían sido reprimidos sino también aquellos nativos de la planta.7 A este fenómeno se le conoce actualmente como silenciamiento genético post-transcripcional (PTGS)8 en organismos vegetales y supresión (quelling) en hongos.9 Actualmente se sabe que este proceso se encuentra altamente conservado en una gran variedad de organismos eucarióticos.10-12

Durante mucho tiempo se trató de averiguar qué originaba el proceso de interferencia. Sin embargo, la primera descripción formal del ARNi como una respuesta biológica a la presencia de ARN de doble cadena (ARNdc) en la célula, fue descubierta en estudios realizados sobre el nemátodo Caenorhabditis elegans, al cual se introdujeron moléculas de ARNdc del gen unc-22, implicado en el proceso de contracción muscular. 13-15 El fenotipo observado fueron organismos con grandes espasmos, lo cual también afectaba a su progenie.16 No obstante, determinar su presencia en mamíferos fue una tarea mucho más compleja debido a la respuesta del interferón,17 cuya activación responde a la presencia de ARNdc generando la muerte celular a través de apoptosis.18

El mecanismo de acción del interferón se activa en presencia de ARNdc de más de 30 nucleótidos de longitud (nt). Esto induce la degradación no específica de todos los ARNm celulares por medio de la activación de la 2"-5" oligoadenilato sintetasa en ARNasa L. Así mismo el interferón excita a la proteína cinasa PKR, la cual fosforila e inactiva al factor de iniciación eucariótica (eIF2a) inhibiendo la traducción de los ARNm y por consiguiente la síntesis de proteínas.19, 20 Fue hasta el año 2001 cuando se logró silenciar genes en células de mamífero sin despertar dicha respuesta, gracias a la utilización de ARNdc de 21 nt.21 En la actualidad se ha demostrado que la utilización de ARNdc con una longitud de 27-29 nt incrementa en silenciamiento genético de manera potencial.22, 23

Hasta el momento los estudios realizados dan a entender que el ARNi mediado a través de ARNdc, es un proceso ancestral el cual precede la divergencia evolutiva de las plantas y los gusanos. Así mismo, se cree que funciona de manera natural en el silenciamiento de virus y elementos genéticos móviles que generan ARNdc intermediarios, los cuales son un tipo de ARN usualmente no producidos por las células.2 El objetivo del presente trabajo es revisar el mecanismo del ARNi en células humanas, sus componentes principales y su ansiada participación en el campo de la biomedicina como herramienta terapéutica.