Aunque en el pasado se creía que el ARN simplemente almacenaba información genética, ahora se sabe que el ARN realiza una amplia variedad de tareas, y puede adoptar múltiples formas. Durante la última década, los investigadores han determinado que la mayoría del ADN de las células se utiliza para crear moléculas de ARN, que juega un papel central en la regulación de la expresión génica y que estas macromoléculas actúan como interruptores que detectan señales celulares y cambian de forma para enviar una respuesta apropiada a otras biomoléculas.
Mientras que la función de conmutación del ARN ha sido bien documentada, Hashim Al-Hashimi y sus colaboradores de la Universidad de Michigan (UM), afirman en su artículo, publicado en Nature, que han descubierto un nuevo tipo de interruptores significativamente más pequeños y rápidos que la otra clase conocida de interruptores de ARN. Estas estructuras, que Al-Hashimi llama efímeras, fueron detectadas utilizando una nueva técnica de imagen desarrollada en su laboratorio, los micro-interruptores.
Según el investigador 'estas estructuras son tan difíciles de ver porque existen aproximadamente el uno por ciento de las veces, y sólo durante un microsegundo o una milésima de segundo'.
En biología, la forma tridimensional de una molécula determina sus propiedades y afecta a su función. Las moléculas de ARN están hechas de cadenas individuales que pueden permanecer estiradas como largos hilos o plegarse en bucles complejos con ramificaciones. Los micro-interruptores descritos por los investigadores de la UM implican cambios temporales y localizados de la estructura del ARN en formas alternativas, llamados estados excitados, estos cambios de forma transmiten señales biológicas a otras partes de la célula.
Estos estados excitados corresponden a formas alternativas con tienen funciones biológicas', explica Al-Hashimi, 'estas formas alternativas tienen detalles estructurales y químicos únicos que podrían convertirlos en grandes moléculas a las que los fármacos podrían adherirse'.
Los investigadores de la UM estudiaron cambios estructurales transitorios en tres tipos de moléculas de ARN. Dos de los ARN pertenecían al virus del VIH, y se sabe que juegan un papel clave en la replicación viral. El tercer ARN estudiado está implicado en el control de calidad en el interior del ribosoma.
Los nuevos estados excitados de estos tres ARN son posibles objetivos para el desarrollo de medicamentos: medicamentos antivirales que puedan interrumpir la replicación del VIH, y antibióticos que puedan interferir en el ensamblaje de las proteínas en los ribosomas bacterianos.
Para realizar su descubrimiento, el equipo utilizó una forma modificada de espectroscopia de resonancia magnética nuclear, junto con una estrategia para la captura de estructuras de ARN transitorias.