Hay muchos procesos que tienen lugar en las células que son esenciales para la vida. Dos de estos, la transcripción y la traducción, permiten que la información genética almacenada en el ADN se descifre en las proteínas que forman todos los seres vivos, desde las bacterias hasta los humanos y las plantas.
Los científicos saben desde hace medio siglo que estos dos procesos están acoplados en bacterias, pero solo ahora finalmente han tenido una mirada a la estructura que lo hace posible. En un artículo publicado en ciencia , bioquímicos de la Universidad de Wisconsin-Madison y el Instituto Max Planck MPI de Química Biofísica en Alemania han revelado la arquitectura definida de lo que se llama el "expresoma"
Los investigadores dicen que este trabajo usando la bacteria modelo E. coli podría abrir numerosas puertas para la investigación sobre cómo las bacterias afectan la salud humana, incluida una mejor comprensión básica de la regulación genética y el posible desarrollo de nuevos antibióticos.
"La existencia de este complejo en bacterias ha sido postulada en base a evidencia, pero nadie había documentado nunca que existe", explica Robert Landick, profesor del Departamento de Bioquímica de UW-Madison y autor del estudio. "Es elprimera demostración de que puedes formar una gran máquina supercelular a partir de estas dos máquinas ya bastante complicadas "
El proceso de transcripción utiliza una enzima llamada ARN polimerasa para convertir el ADN en ARN. Después de ese proceso, otra máquina molecular llamada ribosoma traduce el ARN, más específicamente llamado ARN mensajero, en proteínas que las bacterias pueden usar para funcionar.
En el expresoma bacteriano, la polimerasa y el ribosoma forman una estructura compleja para llevar a cabo estos dos procesos de manera acoplada, y esta estructura recién resuelta proporciona una instantánea de esto, dice Rachel Mooney, científica investigadora en Bioquímica y compañía.-autor en el papel.
La transcripción y la traducción también se producen en animales y humanos, pero no están acopladas como lo están en las bacterias. Por el contrario, tienen lugar en dos partes físicamente diferentes de la célula. Si los científicos pueden encontrar una manera de alterar el expresoma,Los investigadores dicen que podrían desarrollar medicamentos que se dirijan a las bacterias pero que no dañen las células humanas.
"Cada vez que encuentre una interfaz nueva en una investigación como esta, como donde se unen la polimerasa y el ribosoma, esa interfaz se convierte en un objetivo para las drogas", dice Landick. "Si puede encontrar algo que interrumpa eso, puede funcionarsinérgicamente con otros antibióticos o solo ".
Landick agrega que el hallazgo también se extiende a los estudios del microbioma, la comunidad de microbios dentro y alrededor del cuerpo humano. La investigación en curso muestra cuán importante es el microbioma para la salud humana y comprender la regulación genética en estas comunidades microbianas es una parte crítica deestos esfuerzos. El expressome ahora proporciona un bloque de construcción fundamental para esta comprensión.
"Tendemos a pensar en la biología humana como lo que sucede en las células humanas, pero hay al menos tantas células bacterianas como células humanas en y en nuestros cuerpos", dice. "E. coli puede no ser realmente frecuente allí, perolo usamos como modelo para extender nuestra investigación a otras bacterias críticas para los procesos humanos "
Landick y Mooney se asociaron con Rebecca Kohler y Patrick Cramer, director de MPI. El equipo del equipo alemán ayudó a resolver la estructura del expressoma, que se ensambló utilizando la ARN polimerasa suministrada por el equipo de UW-Madison.
"Fue un gran ejemplo de cómo hacer un proyecto interdisciplinario", dice Cramer. "Nuestro trabajo explica viejas observaciones de que ambos procesos, transcripción y traducción, están acoplados en estas células".
Los investigadores también están interesados en el origen de este complejo. Por qué los procesos están acoplados en bacterias, pero no en organismos como los humanos, es un estudio de caso en evolución.
"Una perspectiva sobre esto es simplemente apreciar que las bacterias están mucho más evolucionadas que nosotros", explica Landick. "Es contradictorio pero técnicamente han tenido muchas, muchas más generaciones que nosotros. Las presiones evolutivas que enfrentan las bacterias han llevado aa la aparición de esta manera muy eficiente y eficiente de tomar ADN y convertirlo en proteínas ".
Para Landick, este trabajo también tiene una conexión importante. El famoso bioquímico de UW-Madison Gobind Khorana ganó un Premio Nobel en 1968 por su trabajo sobre la base molecular de la acción genética y Landick se inspiró en su trabajo para seguir una carrera en bioquímicay biología molecular.
"En nuestro departamento, Khorana realizó una investigación realmente seminal que definió el código genético y cómo la información codificada en el ADN se propaga y se convierte en proteínas, un paradigma llamado el dogma central de la biología molecular", dice. "Lo mismo hicieron otros".en el departamento durante años después de él. Realizar una investigación similar hacia los mismos objetivos es muy emocionante ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Kaine Korzekwa. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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