Investigadores del Instituto de Investigación Biomédica Fralin en ‘Virginia Tech Carilion’, en Estados Unidos, revelaron cómo un mensaje genético para producir tejido cardiaco sano se altera en el cuerpo durante el estrés y el envejecimiento para contribuir a la muerte cardiaca súbita. El descubrimiento publicado en ‘Cell Reports’ se centra en la comunicación entre las células del corazón y permite desarrollar terapias dirigidas para ayudar a las personas con riesgo de arritmias y ataques cardiacos.
Dirigidos por el autor principal James Smyth, profesor asistente del Centro de Investigaciones de Medicina Reparadora y del Corazón del Instituto de Investigación Biomédica de Fralin, los científicos se centraron en cómo las regiones de ARN no traducidas que pasan por alto el código genético se acortan durante el envejecimiento o en condiciones estresantes.
El ligero cambio influye en cómo la célula lee un mensaje genético para producir proteínas y construir estructuras celulares importantes, incluidos los canales que acoplan eléctricamente las células del corazón para permitir las contracciones coordinadas y el bombeo eficiente de la sangre resultante.
“La comprensión típica de la biología solía ser tan sencilla como ‘aquí está el mensaje, hacer una proteína’ –explica Smyth, también profesor asistente en el Departamento de Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias–. Sabemos que ya no es tan simple. En realidad, está regulado dinámicamente. Si la célula está estresada, ese mensaje se leerá de manera diferente”.
“Al utilizar medios tradicionales para detectar niveles de mensaje o niveles de ARN en las células durante el estrés o el envejecimiento, no vería los cambios que vimos –apunta Smyth–. Nos centramos en cómo esta región no traducida podría cambiarse durante el estrés y cómo podría influir en cómo la célula lee el mensaje”.
Durante el estrés, como las condiciones de privación de oxígeno que se producen durante la cardiopatía isquémica o el accidente cerebrovascular, las regiones no traducidas se vuelven más cortas, lo que cambia la forma en que la célula sintetiza los productos proteicos codificados y limita la comunicación intercelular en las células del corazón.
Fallos en la comunicación eléctrica
Los investigadores se centraron en un gen llamado GJA1, que proporciona instrucciones para producir Connexin 43, la proteína de la unión de la brecha. Las uniones de brecha acoplan directamente el contenido de las células adyacentes y son esenciales para la función normal del corazón, donde permiten la propagación rápida y organizada de los impulsos eléctricos entre las células que causan las contracciones del músculo cardIaco.
Los fallos en esta comunicación eléctrica pueden hacer que las señales en el corazón se desorganicen y provoquen irregularidades que pueden generar una muerte cardiaca repentina. “Cuanto más identifiquemos estos mecanismos moleculares, muy fundamentales, más perspicaces nos pondremos en la terapéutica –señala Smyth–. Al manipular esta biología, estamos descubriendo los factores posteriores que actúan sobre el ADN o el ARN. Esperemos haber encontrado un ángulo poderoso para desarrollar terapias, como moléculas pequeñas para tratamientos precisos y seguros”.
Los investigadores estudiaron células cardiacas, líneas celulares de ratón y tejido cardiaco de ratón envejecido donde encontraron aumentos en la principal proteína codificada por GJA1, que debería traducirse en condiciones más sanas entre las células cardiacas, pero también observaron regiones de ARN aumentadas, pero truncadas, no traducidas, que detuvieron la síntesis de otras proteínas codificadas por GJA1 que modulan la formación de la unión de brecha.
Los científicos expusieron células cardiacas derivadas de células madre pluripotentes inducidas por el hombre a oxígeno reducido, lo que también reveló un aumento en las regiones truncadas, no traducidas, demostrando que esta es una respuesta común de las regiones no traducidas de ARN al estrés fisiológico que se conserva en todas las especies.
La respuesta también tiene lugar en una variedad de células. “Esta actividad ocurre en el cáncer, el corazón y las células del cerebro –dice Smyth–. Cuando vimos eso, sabíamos que era una poderosa pieza de biología, porque estaba sucediendo en todas partes”. El estudio es el último resultado de más de cuatro años de trabajo realizado por miembros del laboratorio Smyth y otros en Fralin Biomedical, un instituto de investigación a nivel universitario de ‘Virginia Tech’.
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