La estructura de las moléculas de ARNt examinadas mediante microscopía crioelectrónica

Científicos polacos han obtenido por primera vez imágenes de moléculas de ARNt humanas utilizando la técnica única de microscopía crioelectrónica. En sus estudios, determinaron la estructura del ARNt y la influencia de la presencia de un nucleótido modificado en la estabilidad de estas moléculas.

Las estructuras de cuatro ARNt humanos antes y después de la introducción de un nucleótido de pseudouridina natural en su secuencia fueron presentadas en un estudio realizado por el equipo del Prof. Sebastian Glatt en el Centro de Biotecnología de Małopolska de la Universidad Jagellónica de Cracovia. La obra fue realizada en colaboración con el grupo del prof. Janusz Bujnicki del Instituto Internacional de Biología Molecular y Celular de Varsovia e instituciones científicas de Gran Bretaña y Francia.

Los ARN de transferencia (ARNt) son un tipo de ácido ribonucleico presente en todos los organismos vivos. Son moléculas esenciales que traducen la información genética en proteínas, lo cual es fundamental para todos los organismos vivos. Conocemos los ARNt desde hace tanto tiempo como el ADN, pero sus estudios estructurales han sido un reto debido a su pequeño tamaño y complejidad estructural, explica Anna Biela, primera autora del artículo.

Los investigadores mostraron las estructuras de cada molécula de ARNt antes y después de la inserción de pseudouridina mediada por enzimas. La pseudouridina es un nucleótido natural que es un isómero químico de la uridina: uno de los cuatro nucleótidos básicos que forman el ARN. El uso de pseudouridina en lugar de uridina también se ha utilizado en la producción de vacunas de ARNm recientes.

Resultó que la presencia de estas modificaciones aumenta la estabilidad de las partículas, pero también, como predijeron los científicos, puede provocar cambios estructurales locales. "Este estudio demuestra el efecto significativo de la pseudouridina en la estabilidad y la función del ARNt", afirmó el líder del equipo, el profesor Sebastian Glatt.

Los resultados publicados en el artículo también muestran que el efecto de esta modificación depende no sólo de la posición en la que se produce, sino también del ARNt específico. Un análisis tan detallado nos permite comprender qué posiciones de los ARNt son importantes y tienen potenciales aplicaciones terapéuticas.

«Nuestros hallazgos no solo profundizan nuestro conocimiento sobre el impacto de las modificaciones del ARN en las estructuras del ARNt, sino que también resaltan el uso potencial de los ARNt modificados con fines terapéuticos. Los resultados de nuestra investigación podrían contribuir al desarrollo de nuevas terapias basadas en el ARN», afirma Anna Biela.

Los investigadores analizaron el ARNt utilizando microscopía crioelectrónica, métodos biofísicos y modelos computacionales. El equipo de MIBMiK, dirigido por el prof. Janusz Bujnicki realizó modelos computacionales y simulaciones de dinámica molecular, gracias a los cuales los científicos pudieron analizar los mecanismos de estabilidad estructural de los ARNt modificados.

"Este estudio ilustra el poder del modelado computacional en la interpretación de mapas crio-EM de baja y media resolución. Nuestras simulaciones muestran claramente cómo la pseudouridina estabiliza interacciones clave en las estructuras del ARNt, lo que allana el camino para futuros análisis de otras modificaciones del ARN", concluyó el coautor principal, el profesor Janusz Bujnicki.

El estudio se describe en el artículo "Determinación de los efectos de la incorporación de pseudouridina en los ARNt humanos", publicado en la revista EMBO Journal.

Karolina Duszczyk (PAP)

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