Se necesita más ADN que codifica proteínas para hacer un corazón

¿Recuerdas cuando pensamos que la mayor parte del genoma humano era ADN "basura"? Porque cuando los científicos lo secuenciaron por primera vez, descubrieron que menos del 3% del ADN era para codificar proteínas, los componentes básicos de la vida. Desde entonces, han descubierto algunas cosas sorprendentes sobre el ADN no codificante. En un nuevo estudio publicado esta semana, un equipo describe cómo algunos de ellos codifican un fragmento genético de "ARN largo no codificante" (o lncRNA) que controla el destino de las células madre que se diferencian en varios tipos de células cardíacas. Sin esta pieza vital de código genético parece que los corazones no pueden ser creados en absoluto.
En un estudio publicado en línea en la revista Celda el 24 de enero, los biólogos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) describen cómo identificaron un papel crítico para un lncRNA que apodaron "Braveheart".

Braveheart controla la transformación de células madre en células cardíacas

En los últimos años, los científicos han descubierto áreas de ADN que no dan instrucciones sobre cómo fabricar proteínas, son códigos para fabricar moléculas de lncRNA que ayudan a controlar cuándo se activan y desactivan los genes dentro de las células.
Pero aunque se han encontrado miles de estos fragmentos genéticos, se sabe muy poco sobre sus roles específicos.
El equipo del MIT sugiere que el fragmento que han identificado, Braveheart, controla la transformación de las células madre en células cardíacas cuando las células madre embrionarias se están diferenciando.

Potencial New Avenue para el desarrollo de fármacos regenerativos

Aunque hicieron su descubrimiento utilizando células madre de ratón, creen que lo mismo sucede en humanos.
Si ese fuera el caso, entonces estudiar los lncRNAs podría conducir a una nueva forma de desarrollar medicamentos regenerativos para tratar los corazones dañados a través del envejecimiento o las enfermedades cardiovasculares.
La autora principal, Carla Klattenhoff, postdoctorado en el Departamento de Biología del MIT, dice en un comunicado:
"Abre una nueva puerta a lo que podríamos hacer, y cómo podríamos usar lncRNAs para inducir tipos celulares específicos, eso ha sido completamente inexplorado".

Braveheart Essential para desbloquear el gen maestro para la diferenciación de células cardíacas

El equipo decidió investigar a Braveheart porque lo encontraron en células madre embrionarias y en la diferenciación de las células del corazón.
En su estudio muestran cómo las células madre embrionarias de ratón que no tienen suficiente lncRNA de Braveheart no logran desarrollar ninguno de los tres tipos principales de células del sistema cardiovascular: cardiomiocitos (que producen músculo cardíaco), células de músculo liso y células endoteliales.
También encontraron que sin Braveheart, MesP1, el gen maestro que regula la diferenciación de células del corazón en animales vertebrados, no funciona. Cuando funciona, MesP1 inicia una cascada de cientos de genes que son esenciales para el desarrollo del corazón.
Parece que Braveheart controla la cascada al influir en el complejo de proteína PRC2, que normalmente se encuentra en la parte superior del ADN, bloqueando MesP1 y otros genes que son esenciales para el desarrollo de las células del corazón.

Cuando Braveheart está presente, la red MesP1 inicia el proceso de desarrollo del corazón.

¿Qué sigue?

Ramin Shiekhattar es profesor de regulación genética y expresión en el Instituto Wistar en Filadelfia, y no formó parte del equipo de estudio. Él dice:
"Este documento es definitivamente un primer paso hacia lo que tenemos que hacer, que es comprender de una manera más fundamental el papel biológico de estos ARN no codificantes".
Él dice que lo siguiente que debe suceder es descifrar los mecanismos detallados de Braveheart, y probar qué sucede cuando es noqueado en ratones vivos.
El equipo del MIT sugiere Los ARN no codificantes podrían explicar por qué el corazón humano es más complejo que, por ejemplo, el corazón de una mosca.. Porque muchos de los genes para codificar proteínas del corazón son los mismos en las dos especies.
La autora principal Johanna Scheuermann, también postdoc en el Departamento de Biología del MIT, dice:
"Creemos que la complejidad añadida puede venir de la porción no codificante del genoma, y ??creemos que los lncRNAs están involucrados".
El equipo ahora está buscando otros ARN no codificantes que desempeñan un papel en el desarrollo del corazón en ratones, y para el equivalente humano.
Todavía no han identificado el análogo humano de Braveheart. Esto no es sorprendente, dice Klattenhoff, dado que los ARN largos que no codifican tienden a evolucionar más rápidamente que los genes que codifican proteínas.
Pero el equipo espera finalmente identificar muchos nuevos ARN no codificantes que son esenciales para el desarrollo del corazón humano, y tal vez también, mutaciones que influyen en el desarrollo de enfermedades cardiovasculares.
Los fondos de la Fundación de Investigación del Cáncer Damon Runyon, los Institutos Nacionales de Salud, el Premio de Liderazgo Cardiovascular Watkins, la Fundación de Investigación de Ciencias de la Vida, la Organización Europea de Biología Molecular y la Fundación Familiar Richard y Susan Smith ayudaron a financiar el estudio.
En septiembre de 2012, Naturaleza, Ciencia, y otras revistas publicaron una asombrosa colección de más de 30 artículos que rechazaban firmemente la idea de "ADN basura".
Escrito por Catharine Paddock PhD