¿Qué es el ARNm? La molécula mensajera que ha estado en cada célula y que permitieron a dos científicos ganar el Nobel

Una estrella sorprendente de la respuesta pandémica del coronavirus ha sido la molécula llamada ARNm. Es el ingrediente clave en las vacunas Pfizer y Moderna. Pero el ARNm en sí no es una nueva invención del laboratorio. Evolucionó hace miles de millones de años y se encuentra naturalmente en cada célula de su cuerpo. Los científicos creen que el ARN se originó en las formas de vida más tempranas, incluso antes de que existiera el ADN.

Aquí hay un curso intensivo sobre qué es el ARNm y el importante trabajo que realiza.

Probablemente sepa sobre el ADN. Es la molécula que contiene todos sus genes detallados en un código de cuatro letras: A, C, G y T.

El ADN se encuentra dentro de las células de todos los seres vivos. Está protegido en una parte de la célula llamada núcleo. Los genes son los detalles en el plano del ADN de todas las características físicas que lo hacen único a usted.

Pero la información de sus genes tiene que pasar del ADN del núcleo a la parte principal de la célula, el citoplasma, donde se ensamblan las proteínas. Las células dependen de las proteínas para llevar a cabo los numerosos procesos necesarios para el funcionamiento del cuerpo. Ahí es donde entra el ARN mensajero, o ARNm para abreviar.

Las secciones del código de ADN se transcriben en mensajes abreviados que son instrucciones para producir proteínas. Estos mensajes, el ARNm, se transportan a la parte principal de la célula. Una vez que llega el ARNm, la célula puede producir proteínas particulares a partir de estas instrucciones.

La estructura del ARN es similar a la del ADN, pero tiene algunas diferencias importantes. El ARN es una hebra única de letras de código (nucleótidos), mientras que el ADN es de doble hebra. El código de ARN contiene una U en lugar de T - uracilo en lugar de timina. Tanto las estructuras de ARN como las de ADN tienen una columna vertebral hecha de moléculas de azúcar y fosfato, pero el azúcar del ARN es ribosa y el ADN es desoxirribosa. El azúcar del ADN contiene un átomo de oxígeno menos y esta diferencia se refleja en sus nombres: ADN es el apodo del ácido desoxirribonucleico, ARN es ácido ribonucleico.

Copias idénticas de ADN residen en cada una de las células de un organismo, desde una célula pulmonar hasta una célula muscular y una neurona. El ARN se produce según sea necesario en respuesta al entorno celular dinámico y las necesidades inmediatas del cuerpo. El trabajo del ARNm es ayudar a encender la maquinaria celular para construir las proteínas, codificadas por el ADN, que son apropiadas para ese momento y lugar.

El proceso que convierte el ADN en ARNm en proteína es la base de cómo funciona la célula.

Como mensajero intermediario, el ARNm es un mecanismo de seguridad importante en la célula. Evita que los invasores secuestran la maquinaria celular para producir proteínas extrañas porque cualquier ARN fuera de la célula es instantáneamente objetivo de destrucción por enzimas llamadas RNasas. Cuando estas enzimas reconocen la estructura y la U en el código de ARN, borran el mensaje, protegiendo a la célula de instrucciones falsas.

El ARNm también le da a la célula una forma de controlar la tasa de producción de proteínas, activando o desactivando los planos según sea necesario. Ninguna célula quiere producir todas las proteínas descritas en todo su genoma a la vez.

Las instrucciones de ARNm están programadas para autodestruirse, como un texto que desaparece o un mensaje de Snapchat. Las características estructurales del ARNm (la U en el código, su forma monocatenaria, el azúcar ribosa y su secuencia específica) aseguran que el ARNm tenga una vida media corta. Estas características se combinan para permitir que el mensaje se “lea”, se traduzca en proteínas y luego se destruya rápidamente, en cuestión de minutos para ciertas proteínas que deben controlarse estrictamente, o hasta unas pocas horas para otras.

Una vez que las instrucciones desaparecen, la producción de proteínas se detiene hasta que las fábricas de proteínas reciben un nuevo mensaje.

Todas las características del ARNm lo hicieron de gran interés para los desarrolladores de vacunas. El objetivo de una vacuna es hacer que su sistema inmunológico reaccione a una versión inofensiva o parte de un germen, de modo que cuando encuentre algo real, esté listo para combatirlo. Los investigadores encontraron una manera de introducir y proteger un mensaje de ARNm con el código de una porción de la proteína de pico en la superficie del virus Sars-CoV-2.

La vacuna proporciona el ARNm suficiente para producir la proteína de pico suficiente para que el sistema inmunológico de una persona genere anticuerpos que la protejan si luego se expone al virus. La célula pronto destruye el ARNm de la vacuna, al igual que cualquier otro ARNm. El ARNm no puede ingresar al núcleo celular y no puede afectar el ADN de una persona.

Aunque se trata de vacunas nuevas, la tecnología subyacente se desarrolló inicialmente hace muchos años y se mejoró gradualmente con el tiempo. Como resultado, la seguridad de las vacunas ha sido bien probada. El éxito de estas vacunas de ARNm contra Covid-19, en términos de seguridad y eficacia, predice un futuro brillante para las nuevas terapias de vacunas que pueden adaptarse rápidamente a las nuevas amenazas emergentes.

Ya se han realizado ensayos clínicos en etapa inicial que utilizan vacunas de ARNm para la influenza, el Zika, la rabia y el citomegalovirus. Ciertamente, los científicos creativos ya están considerando y desarrollando terapias para otras enfermedades o trastornos que podrían beneficiarse de un enfoque similar al utilizado para las vacunas contra Covid-19.

*Profesor asociado de genómica funcional y vicepresidente asociado de investigación, Texas A&M University