Investigadores de la Universidad de Kioto y del RIKEN han descubierto un sistema regulador oculto en el genoma humano que silencia selectivamente las instrucciones genéticas menos eficientes. El estudio, publicado el 9 de abril, revela que las células son capaces de distinguir entre mensajes genéticos que parecen idénticos pero que tienen un rendimiento diferente.
Durante décadas, los científicos consideraron que los codones sinónimos —diferentes secuencias genéticas de tres letras que codifican el mismo aminoácido— eran intercambiables. Esta nueva investigación demuestra que algunos codones son funcionalmente superiores, mientras que otros son «no óptimos» y propensos a ser descartados por la célula.
El papel de la DHX29 en la regulación génica
El equipo de investigación, dirigido por Osamu Takeuchi y Takuhiro Ito, utilizó el cribado CRISPR a escala genómica para identificar la maquinaria molecular responsable de este proceso. Descubrieron que una proteína de unión al ARN llamada DHX29 desempeña el papel principal en la identificación de estos mensajes genéticos más débiles.
Mediante criomicroscopía electrónica, el equipo observó a la DHX29 interactuando directamente con el ribosoma 80S, la estructura celular responsable de la síntesis de proteínas. La proteína se dirige específicamente a los ribosomas que están traduciendo codones no óptimos en ese momento.
Una vez que la DHX29 identifica estas secuencias más débiles, recluta un complejo proteico conocido como GIGYF2•4EHP. Este complejo suprime el ARNm, impidiendo eficazmente la producción de cadenas proteicas ineficientes.
«En conjunto, estos hallazgos revelan un vínculo molecular directo entre la elección de codones sinónimos y el control de la expresión génica en las células humanas», afirmó el coautor correspondiente Masanori Yoshinaga.
Este descubrimiento desafía las suposiciones mantenidas durante mucho tiempo sobre cómo las células gestionan su producción genética. Al demostrar que la elección de codones influye directamente en la expresión génica, los investigadores han identificado una nueva capa de control biológico que podría afectar a todo, desde la diferenciación celular hasta el desarrollo del cáncer.
«Durante mucho tiempo nos ha fascinado cómo las células interpretan la capa oculta de información integrada en el código genético», señaló el líder del equipo, Osamu Takeuchi. «Descubrir el factor molecular que permite a las células humanas leer y responder a este código oculto ha sido especialmente gratificante».
El equipo de investigación planea continuar su estudio sobre cómo funciona el mecanismo de la DHX29 bajo diversas condiciones de salud. Confían en que comprender este sistema de control de calidad pueda proporcionar, a largo plazo, información sobre cómo las células mantienen su equilibrio interno y se protegen de las instrucciones genéticas ineficientes.