Simulaciones de ARN para comprender las enfermedades retrovirales

Nuevas investigaciones sobre como el ácido ribonucleico (ARN) se pliega en estructuras con forma de horquilla, llamadas tetraloops, podrían aportar conocimientos de interés sobre nuevos tratamientos retrovirales. 

La investigación ha sido realizada en el laboratorio nacional de Los Álamos (NM, Estados Unidos), en donde el análisis del ARN es una aérea activa de investigación ya que forma el genoma de múltiples virus que afectan a los seres humanos como el Ébola, el VIH o el Zika. En este sentido, conocer las estructuras y comportamientos termodinámicos de estas moléculas de ARN es esencial para entender la vida a escala microscópica y permite desarrollar nuevas terapias adecuadas en el tratamiento de enfermedades infecciosas.

Uno de los descubrimientos más interesantes en modelos computacionales es la  presencia de un tipo especial de estructura en el ARN denominada tetraloop. Hasta ahora se pensaba que se formaba únicamente en condiciones de alta salinidad. Sin embargo, los nuevos resultados publicados en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences demuestran que existen secuencias similares que pueden formar estas estructuras espontáneamente llamadas Z-form dúplex. Estas han creado grandes expectativas en la comunidad científica ya que podrían ser la base para el desarrollo de nuevas terapias frente enfermedades producidas por retrovirus como el VIH.

La investigación que se ha llevado  a cabo durante los últimos años en Los Alamos ha incrementado notablemente el conocimiento de la biología molecular de los ARNs y ha permitiendo crear la mayor estación computacional para la simulación de la estructura y funcionamiento de los ribosomas mediante al uso de superordenadores. Estos avances han permitido comenzar otros proyectos como, entre otros, la detección de patógenos a través de la identificación de ARN, en el que además se han establecido importantes colaboraciones con el sector empresarial biotecnológico. En otros proyectos, se colabora con otros centros de investigación biomédica para realizar ensayos clínicos en humanos para analizar la eficacia de una vacuna contra el VIH a nivel mundial. La investigación en el campo de la biología molecular, particularmente en el diagnóstico y elo tratamiento de enfermedades, ayuda a prevenir o disminuir el impacto de enfermedades infecciosas como el VIH o el Zika en la Sociedad. En esta nueva investigación además ha colaborado un grupo de científicos del Instituto Rensselaer y la Universidad Estatal de Nueva York. Su objetivo era claro utilizar el modelado computacional de ácidos nucleícos, para entender las estructuras que pueden formar las moléculas de ARN. Mientras que el ADN tiene una estructura de doble hélice, la cadena de ARN puede retorcerse y plegarse para establecer diferentes formas que están muy relacionadas con su función biológica. La predominancia de una determinada estructura de ARN sobre otra depende de su estabilidad termodinámica. Las configuraciones estructurales pueden ser controladas por cambios en el entorno tales como la presión, la temperatura, la presencia de iones y otras moléculas.

En el trabajo se concluye que la dinámica molecular permite modelar interacciones moleculares de ARN diversas y ha demostrado ser una herramienta muy útil en la comprensión de la modulación de las diferentes estructuras que puede adoptar el ARN. El comportamiento exhibido en simulaciones de dinámica molecular puede ser utilizado para describir las propiedades termodinámicas para todo tipo de estructuras de ARN.  Esto ha supuesto un avance relevante en la descripción de la termodinámica del ARN mediante el uso de dinámica molecular guiada por computación.

Fuente: Proceedings of the National Academy of Sciences

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Telmo Díez Pérez (estudiante del Grado de Ingeniería Biomédica de la Universidad Carlos III con Beca de prácticas Santander CRUE-CEPYME) supervisado por el Dr. Enrique Álvarez Gómez.Logo empireo