Descifrando los misterios de la creación de genes: palíndromos en el ADN

por Tatsuya Nakamura
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DNA Palindromes

Un estudio reciente ha sacado a la luz un proceso para la formación de palíndromos de ADN que puede allanar el camino para nuevos genes de microARN, proporcionando nuevas perspectivas sobre los orígenes de los genes y potencialmente influyendo en nuestra comprensión de las estructuras del ARN.

En la Universidad de Helsinki, un equipo de investigadores ha descubierto un proceso que genera espontáneamente palíndromos de ADN, lo que podría dar lugar a la formación de nuevos genes de microARN a partir de secuencias de ADN que no codifican proteínas. Este avance, logrado durante una investigación sobre las consecuencias de los errores de replicación del ADN en la estructura de las moléculas de ARN, ofrece nuevos conocimientos sobre cómo se originan los genes.

La cuestión de cómo se originan los genes en los organismos vivos ha sido un misterio de larga data. El equipo de Helsinki ha arrojado luz sobre esto explorando los orígenes de pequeños genes reguladores e identificando un proceso que forma sus palíndromos de ADN. Estos palíndromos pueden evolucionar hacia genes de microARN en las condiciones adecuadas.

Genes y proteínas: componentes fundamentales de la vida

Nuestro genoma, que consta de aproximadamente 20.000 genes, es responsable de la construcción de proteínas. Estos genes convencionales están regulados por miles de genes reguladores más pequeños, el más pequeño de los cuales produce moléculas de microARN de aproximadamente 22 pares de bases de largo. Si bien el recuento de genes es relativamente estable, ocasionalmente surgen nuevos genes a través de la evolución. La génesis de estos nuevos genes sigue siendo motivo de fascinación para los científicos.

Desentrañando el enigma palindrómico

Las moléculas de ARN necesitan secuencias palindrómicas para mantener su forma funcional. Sin embargo, la probabilidad de que se produzcan mutaciones aleatorias que formen estas secuencias, particularmente en el caso de genes de microARN simples, es extremadamente baja. Esto ha dejado perplejos a los investigadores. El misterio ha sido resuelto por especialistas del Instituto de Biotecnología de la Universidad de Helsinki. Describieron un proceso capaz de crear instantáneamente palíndromos de ADN completos, formando así potencialmente nuevos genes de microARN a partir de ADN que previamente no codificaba.

Replicación del ADN: nuevos descubrimientos

Financiado por la Academia de Finlandia, este proyecto de investigación investigó los errores de replicación del ADN. El líder del proyecto, Ari Löytynoja, compara la replicación del ADN con escribir texto: normalmente, las mutaciones son similares a errores tipográficos de una sola letra. Sin embargo, el equipo se centró en errores mayores, similares a copiar y pegar texto por error, especialmente cuando da como resultado un palíndromo.

El equipo observó que ciertos errores de replicación conducen a formaciones palíndromas, capaces de plegarse en estructuras de horquilla, como explica Ari Löytynoja.

Errores de ADN y estructuras de ARN

El equipo reconoció que algunos errores de replicación del ADN podrían resultar ventajosos. Estas observaciones fueron compartidas con Mikko Frilander, un experto en biología del ARN, quien señaló su relevancia para las estructuras de las moléculas de ARN.

Frilander explica que las bases en palíndromos adyacentes dentro de una molécula de ARN pueden emparejarse, formando estructuras en forma de horquilla esenciales para la función del ARN.

El enfoque se redujo a los genes de microARN debido a su estructura simplista: son muy cortos y deben plegarse en forma de horquilla para funcionar de manera efectiva.

Un avance clave fue el uso de un algoritmo informático personalizado para rastrear la historia de los genes, como detalla la investigadora postdoctoral Heli Mönttinen. Al comparar los genomas de varios primates y mamíferos, el equipo pudo identificar especies con pares de palíndromos de microARN y aquellas sin ellos, lo que llevó a comprender que palíndromos completos se generan mediante eventos de mutación únicos.

Implicaciones y aplicación generalizada

Los investigadores de Helsinki, concentrándose en humanos y otros primates, demostraron que este mecanismo recién descubierto podría explicar una porción significativa de los nuevos genes de microARN. Patrones similares observados en otros linajes evolutivos sugieren un mecanismo de origen universal.

Heli Mönttinen enfatiza las implicaciones más amplias de este descubrimiento, como la comprensión de los principios básicos de la vida y la evolución de los genes de ARN.

Si bien el estudio se centró en pequeños genes reguladores, se cree que los hallazgos pueden aplicarse a otros genes y moléculas de ARN, lo que podría conducir a estructuras y funciones de ARN más complejas a través de la selección natural.

Este estudio apareció en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

Cita: “Generación de miARN de novo a partir del cambio de plantilla durante la replicación del ADN” por Heli AM Mönttinen, Mikko J. Frilander y Ari Löytynoja, con fecha del 29 de noviembre de 2023, en Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
DOI: 10.1073/pnas.2310752120

Preguntas frecuentes (FAQ) sobre palíndromos de ADN

¿Cuál es el descubrimiento clave en el reciente estudio sobre la creación de genes?

El estudio realizado por investigadores de la Universidad de Helsinki ha descubierto un proceso que genera espontáneamente palíndromos de ADN, lo que podría conducir a la formación de nuevos genes de microARN a partir de secuencias de ADN no codificantes.

¿Cómo contribuyen los palíndromos de ADN a la creación de genes?

Los palíndromos de ADN, cuando se forman, pueden evolucionar a genes de microARN en condiciones adecuadas. Estos palíndromos son esenciales para que las moléculas de ARN se doblen en sus estructuras funcionales en horquilla, cruciales para la función de los genes.

¿Cuál fue la metodología utilizada en este estudio de creación de genes?

El estudio implicó examinar los errores en la replicación del ADN y su impacto en las estructuras de las moléculas de ARN. Incluyó el uso de un algoritmo informático personalizado para modelar la historia de los genes y comparar genomas de varios primates y mamíferos.

¿Cuáles son las implicaciones de los hallazgos sobre los palíndromos de ADN?

El descubrimiento podría explicar la formación de una parte importante de nuevos genes de microARN en humanos y otros primates. Sugiere un mecanismo universal para el origen de los genes, que podría afectar nuestra comprensión de las estructuras y funciones del ARN.

¿Quién dirigió el proyecto de investigación sobre palíndromos de ADN y creación de genes?

El proyecto de investigación fue dirigido por Ari Löytynoja e implicó la colaboración con expertos como Mikko Frilander y la investigadora postdoctoral Heli Mönttinen, centrándose en los campos de los errores de replicación del ADN y la biología del ARN.

Más sobre palíndromos de ADN

  • Investigación de la Universidad de Helsinki
  • Estudio de formación de palíndromos de ADN
  • Perspectivas sobre la creación de genes de microARN
  • Estructuras de ARN y orígenes de genes
  • Investigación financiada por la Academia de Finlandia
  • Artículo de actas de la Academia Nacional de Ciencias

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5 comentarios

Jessie M. diciembre 21, 2023 - 1:31 pm

¡Guau, esto es súper interesante! Nunca supe cómo funcionaban los palíndromos de ADN, ni siquiera qué eran antes de esto. Es genial ver tales avances en genética 🙂

Responder
mikel diciembre 21, 2023 - 3:40 pm

Interesante estudio, pero ¿es realmente innovador? Siento que ya conocemos las estructuras del ADN desde hace un tiempo... aun así, buen trabajo, equipo de Helsinki.

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Sam_TechGuru diciembre 21, 2023 - 8:01 pm

Debo decir que estoy impresionado. Este tipo de investigación es lo que impulsa la ciencia hacia adelante. ¿Quién hubiera imaginado que los errores de replicación del ADN podrían llevar a la creación de nuevos genes? ¡La ciencia es asombrosa!

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GenéticaFan45 diciembre 22, 2023 - 2:05 am

Los investigadores de Helsinki han encontrado algo grande aquí, las implicaciones para comprender la evolución genética son enormes, ¡no puedo esperar a ver a dónde conduce esto! Sigan con el buen trabajo.

Responder
LauraBee diciembre 22, 2023 - 9:11 am

Leí el artículo pero todavía estoy un poco confundido. ¿Alguien puede explicarlo en términos más simples? ¿Qué es exactamente un palíndromo de ADN y por qué es importante para los genes?

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