Una enzima evita errores en la transcripción del ARN

Durante 3 mil millones de años, uno de los principales portadores de la información necesaria para la vida, el ARN, ha tenido un problema técnico que produce errores al hacer copias de la información genética.

Investigadores de la Universidad de Texas en Austin (EE.UU.) han desarrollado una solución que permite al ARN corregir con precisión por primera vez. El nuevo descubrimiento, publicado en la revista Science, aumentará la precisión en la investigación genética y podría mejorar drásticamente la medicina basada en la composición genética de una persona.

Ciertos virus llamados retrovirus pueden hacer que el ARN haga copias del ADN, un proceso denominado transcripción inversa. Este proceso es notoriamente propenso a errores debido a que un antepasado evolutivo de todos los virus nunca fue capaz de copiar material genético con exactitud.

La nueva innovación en el desarrollo de la UT Austin es una enzima que lleva a cabo la transcripción inversa pero también puede "corregir", o revisar su trabajo al copiar el código genético. La enzima permite, por primera vez, que grandes cantidades de información de ARN sean copiadas con precisión casi perfecta.

"Hemos creado un nuevo grupo de enzimas que pueden leer la información genética dentro de las células vivas con una precisión sin precedentes", dice Jared Ellefson, estudiante postdoctoral en el Centro de Sistemas y Biología Sintética de la universidad, en la nota de prensa de ésta. "Pasada por alto por la evolución, nuestra enzima puede corregir errores mientras copia el ARN".

La transcripción inversa se asocia principalmente con retrovirus como el VIH. En la naturaleza, la incapacidad de estos virus para copiar el ADN con precisión puede haber ayudado a crear gran variedad de especies a través del tiempo, lo que contribuye a la complejidad de la vida tal como la conocemos.

Desde el descubrimiento de la transcripción inversa, los científicos la han utilizado para comprender mejor la información genética relacionada con las enfermedades hereditarias y otros aspectos de la salud humana. Sin embargo, la naturaleza propensa a errores de secuenciación del ARN existente es un problema para los científicos.

Diseño

"Con la capacidad de corrección, nuestra nueva enzima aumenta la precisión y la fidelidad de la secuenciación del ARN", dice Ellefson. "Sin la capacidad de leer fielmente el ARN, no podemos determinar con precisión el funcionamiento interno de las células. Estos errores pueden inducir a datos engañosos en el laboratorio de investigación y a un potencial diagnóstico erróneo en el laboratorio clínico".

Ellefson y el equipo de investigadores diseñaron la nueva enzima mediante evolución dirigida para entrenar a una ADN polimerasa de alta fidelidad (correctora) para que utilizara plantillas de ARN. La nueva enzima, llamada RTX, conserva una función de corrección muy precisa y eficiente, mientras copia ARN. La exactitud se multiplica al menos por tres, y puede ser hasta 10 veces más precisa. Esta nueva enzima podría mejorar los métodos utilizados para leer el ARN de las células.

"A medida que avanzamos hacia una era de la medicina personalizada, donde se leerán las transcripciones de todo el mundo casi tan fácilmente como tomar el pulso, la exactitud de la información secuencial será cada vez más importante", dice Andy Ellington, profesor de biociencias moleculares. "La importancia de esto es que ahora también podemos copiar grandes cantidades de información de ARN que se encuentran en los genomas modernos, en la forma de las transcripciones de ARN que codifican casi cada aspecto de nuestra fisiología. Esto significa que los diagnósticos realizados sobre la base de la información genómica es mucho más probable que sean exactos".

Referencia bibliográfica:

Jared W. Ellefson, Jimmy Gollihar, Raghav Shroff, Haridha Shivram, Vishwanath R. Iyer, Andrew D. Ellington: Synthetic evolutionary origin of a proofreading reverse transcriptase. Science (2016). DOI: 10.1126/science.aaf5409.