¿Qué es el ácido ribonucleico o ARN?

Complejo del ribosoma (violeta) leyendo un ARNm (en naranja). También se pueden apreciar la construcción de una proteína (verde). Fuente wikimedia PDB-101

El descubrimiento de la estructura del ADN o ácido desoxirribonucleico, allá por 1953, fue el pistoletazo de salida para los laboratorios de biología molecular de todo el mundo. La vida se empezó a entender desde un punto de vista más pequeño, regida por las instrucciones codificadas en esta macromolécula y escritas en una sucesión de cuatro bases nitrogenadas (Adenina, Timina, Guanina y Citosina) representadas por letras (A, C, T y G). Pero años antes de este hallazgo, el premio Nobel español, Severo Ochoa, ya había identificado el proceso de síntesis de otro tipo de ácido nucleico muy importante: el ARN o ácido ribonucleico.

El ARN es un polímero formado por las mismas bases nitrogenadas que el ADN, pero sustituyendo la T por una U (uracilo). Esta molécula es el paso intermedio en el flujo de información biológica entre el ADN y la proteína. No debemos olvidar que el ADN necesita de un mensajero (ARNm) para sintetizar una proteína, la cual tiene una función concreta dentro de la célula. Aunque la principal tarea del ARN es esta, otras muchas funciones de esta molécula han sido descritas.

Una de las funciones más importantes del ARN tiene que ver con el proceso de síntesis proteica. El ribosoma es una estructura formada por dos subunidades que se ensamblan en el momento de la fabricación de una proteína. Estas dos estructuras son un conjunto de moléculas, entre las que se encuentran varios ARN ribosomales (ARNr). La lectura del ARNm por el complejo ribosomal sintetiza una proteína a partir de sus componentes más pequeños, los aminoácidos. Para aumentar la velocidad de síntesis, los aminoácidos son transportados al ribosoma mediante otro ARN muy especial, el ARN de transferencia (ARNt). Estos ARNt tienen una estructura muy singular que permite reconocer selectivamente un conjunto de tres letras del ARNm, siguiendo una secuencia muy precisa que sintetiza una proteína con una secuencia aminoacídica determinada.

En algunos organismos, el ARN es, además de la molécula intermediaria del flujo génico, el libro de instrucciones. Los virus de ARN, como el actualmente famoso coronavirus de Wuhan (2019-nCoV), poseen un genoma formado por ARN. De hecho, al infectar a las células huésped, el genoma de estos virus se lee como si fuese un ARNm de la célula infectada, sintetizando proteínas virales que permitirán la construcción de una nueva partícula viral en el citoplasma de la célula. De este modo, el virus empezará a construir copias de sí mismo en el interior celular hasta que, literalmente, la célula estalle y los virus sean liberados para poder seguir infectando a otras células.

Miles de copias del virus del Ébola (verde) se encuentran en el espacio extracelular de una célula infectada (azul). Fuento: Wikimedia autor BernbaumJG

Una de las herramientas biotecnológicas más potentes para inhibir la expresión de un gen se aprovecha de las cualidades del ARN para su funcionamiento. Los ARN de horquilla corta (short hairpin RNA o shRNA en inglés) son uno de los máximos exponentes de la precisión e ingenio de los biotecnólogos. Al insertar en el genoma celular uno de estos shRNA se sintetizan dos fragmentos de ARN que se van a unir al ARNm de interés, bloqueando su expresión y no permitiendo la síntesis de la proteína de interés. Los investigadores pueden así conocer qué efectos tiene la proteína en cuestión al comparar estas células portadoras del shRNA con aquellas que no lo tienen.

El interés por conocer los orígenes de la vida no es algo nuevo en la comunidad científica. Varios autores postulan que, en el origen de los tiempos, la vida empezó su andaina con el ARN como libro de instrucciones celular. De hecho, no sería sorprendente que el ARN hubiese sido el mecanismo original de almacenamiento de información genética, ya que, además de poder realizar esta tarea, es capaz de catalizar reacciones bioquímicas. Esta doble función pudo haber sido la clave para que las primeras protocélulas consiguiesen subsistir en los complicados ambientes del precámbrico.

En conclusión, pese a la relativa simplicidad del ARN, sus funciones biológicas son clave para el correcto funcionamiento de la vida. También puede ser usado con infinitas aplicaciones en la investigación básica y aplicada, impulsando a nuestros investigadores a seguir desentrañando la naturaleza de esta molécula. Quizás, en algún momento de nuestro paso por el planeta, el ARN fue el precursor de nuestra especie, por lo que somos los descendientes de “organismos de ARN”. Aún con todo, es necesario seguir apostando por este campo de investigación básica que, a la larga, nos va a traer grandes sorpresas en nuestro empeño por entender ese extraño fenómeno llamado vida.

Bibliografía:

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• Koonin, E.V., Senkevich, T.G. & Dolja, V.V. The ancient Virus World and evolution of cells. Biol Direct 1, 29 (2006). https://doi.org/10.1186/1745-6150-1-29