Un nuevo descubrimiento muestra que las células humanas pueden convertir secuencias de ARN en ADN

En un descubrimiento que desafía el dogma de la biología, los investigadores han comprobado que las células de los mamíferos pueden convertir secuencias de ARN en ADN, una hazaña más común en los virus que en las células eucariotas, según publican en la revista “Science Advances”. Las células contienen maquinaria que duplica el ADN en un nuevo conjunto que va a parar a una célula recién formada. Esa misma clase de máquinas, llamadas polimerasas, también construyen mensajes de ARN, que son como notas copiadas del repositorio central de recetas de ADN, para que puedan ser leídas más eficientemente en las proteínas.

Pero se pensaba que las polimerasas sólo funcionaban en una dirección, de ADN a ARN. Esto impide que los mensajes de ARN vuelvan a escribirse en el recetario maestro del ADN genómico. Ahora, investigadores de la Universidad Thomas Jefferson, en Estados Unidos, aportan la primera prueba de que los segmentos de ARN pueden volver a escribirse en el ADN, lo que desafía potencialmente el dogma central de la biología y podría tener amplias implicaciones que afectan a muchos campos de la biología.

“Este trabajo abre la puerta a muchos otros estudios que nos ayudarán a comprender la importancia de disponer de un mecanismo para convertir los mensajes de ARN en ADN en nuestras propias células”, afirma el doctor Richard Pomerantz, profesor asociado de bioquímica y biología molecular de la Universidad Thomas Jefferson. “El hecho de que una polimerasa humana pueda hacer esto con alta eficiencia, plantea muchas preguntas”, añade. Por ejemplo, este hallazgo sugiere que los mensajes de ARN pueden utilizarse como plantillas para reparar o reescribir el ADN genómico.

Junto con el primer autor, Gurushankar Chandramouly, y otros colaboradores, el equipo del doctor Pomerantz comenzó investigando una polimerasa muy inusual, llamada polimerasa theta. De las 14 polimerasas de ADN que hay en las células de los mamíferos, sólo tres realizan la mayor parte del trabajo de duplicación de todo el genoma para preparar la división celular.

Las 11 restantes se encargan principalmente de detectar y reparar las roturas o errores en las cadenas de ADN. La polimerasa theta repara el ADN, pero es muy propensa a cometer errores o mutaciones. Por ello, los investigadores observaron que algunas de las “malas” cualidades de la polimerasa theta eran las que compartía con otra máquina celular, aunque más común en los virus: la transcriptasa inversa. Al igual que la Pol theta, la transcriptasa inversa del VIH actúa como una polimerasa de ADN, pero también puede unir ARN y leer el ARN de nuevo en una cadena de ADN.

En una serie de experimentos, los investigadores probaron la polimerasa theta contra la transcriptasa inversa del VIH, que es una de las mejor estudiadas de su clase. Demostraron que la polimerasa theta era capaz de convertir mensajes de ARN en ADN, lo que hacía tan bien como la transcriptasa inversa del VIH, y que de hecho hacía un trabajo mejor que cuando duplicaba ADN a ADN.

La polimerasa theta era más eficiente e introducía menos errores cuando utilizaba una plantilla de ARN para escribir nuevos mensajes de ADN, que cuando duplicaba ADN en ADN, lo que sugiere que esta función podría ser su propósito principal en la célula.

El grupo colaboró con el laboratorio del doctor Xiaojiang S. Chen en la USC y utilizó la cristalografía de rayos X para definir la estructura y descubrió que esta molécula era capaz de cambiar de forma para acomodar la molécula de ARN más voluminosa, una hazaña única entre las polimerasas.

“Nuestra investigación sugiere que la función principal de la polimerasa theta es actuar como transcriptasa inversa --dice Pomerantz--. En las células sanas, el objetivo de esta molécula puede ser la reparación del ADN mediada por el ARN. En las células no sanas, como las cancerosas, la polimerasa theta está muy expresada y favorece el crecimiento de las células cancerosas y la resistencia a los fármacos”.

“Será apasionante seguir comprendiendo cómo la actividad de la polimerasa theta en el ARN contribuye a la reparación del ADN y a la proliferación de las células cancerosas”, concluye.