Los calamares editan el ARN en miles de sitios y transforman sus proteínas

Los calamares reescriben las instrucciones para construir sus proteínas a una escala que ningún otro animal conocido iguala, y esas ediciones cambian lo que hacen las proteínas. Un equipo dirigido por biocientíficos de la Universidad de California en San Francisco cartografió este fenómeno en el calamar costero de aleta larga (Doryteuthis pealeii); el trabajo apareció en octubre en Cell.

El mecanismo se llama edición de ARN mediada por ADAR. ADAR son las siglas en inglés de adenosina desaminasa que actúa sobre el ARN, una familia de enzimas que cambian letras sueltas del ARN, la copia temporal de un gen que las células leen para construir una proteína. El resultado es una proteína distinta a partir del mismo gen, mientras que el ADN permanece intacto. Uno de los coautores lo describe, en términos simplificados, como imprimir una receta y cambiar las pasas por chips de chocolate justo antes de que llegue al panadero.

Cómo examinó el equipo las ediciones

Los humanos y otros animales también editan el ARN, pero los cefalópodos coleoideos, el grupo que incluye a calamares, pulpos y sepias, lo hacen mucho más que cualquier otro. Trabajos anteriores habían vinculado su edición con la comunicación en el sistema nervioso, posiblemente como respuesta a condiciones como los cambios de temperatura. Hasta ahora se sabía poco sobre lo que las ediciones hacen a las propias proteínas.

Los investigadores examinaron el proteoma, el conjunto completo de unas 24 000 proteínas, del calamar costero de aleta larga. Estudiaron casi 8000 sitios editados en más de 2000 proteínas distintas en dos tejidos: el lóbulo óptico, la parte del cerebro que se encarga de la visión y de las respuestas a ella, y las branquias, un órgano respiratorio más sencillo. El lóbulo óptico mostró una edición más frecuente y más compleja, lo que concuerda con la idea de que la fuerte actividad de ADAR de los cefalópodos y su sistema nervioso complejo, el más complejo entre los invertebrados, surgieron a la vez. Las ediciones se sitúan en secuencias que codifican proteínas y no en tramos no codificantes del genoma.

Qué cambian las ediciones

«Encontramos efectos sobre la actividad de las proteínas, su estabilidad, su localización e incluso sobre cómo interactúan con otras proteínas. Los efectos posteriores llegan incluso a regular la salud de los orgánulos», dijo a ScienceAlert el primer autor, Jack Moen, científico celular y molecular de la UCSF. «Al editar las instrucciones de ARN que se usan para fabricar proteínas, estos animales pueden generar proteínas con propiedades diferentes, todo ello sin cambiar su ADN».

• Algunas ediciones se encuentran en las propias proteínas ADAR, lo que sugiere una manera de que los editores regulen su propia actividad.
• El equipo identificó 5000 proteínas cortas que no están en el proteoma de referencia del calamar ni en Swiss-Prot, una base de datos de proteínas curada que abarca 14 000 organismos.
• Las proteínas editadas pueden acabar en un lugar distinto de la célula y pasar de la periferia hacia el núcleo.
• La recodificación podría hacer que las mitocondrias del calamar, los orgánulos de la célula que producen energía, se parezcan más a las humanas: más estables ante condiciones cambiantes y mejores para reciclarse a sí mismas.
• También parece afectar a los sistemas de creatina, que suministran ráfagas de energía para movimientos rápidos de escape y para el procesamiento cerebral exigente.

Por qué las cifras son tan grandes

Como cada edición cambia una sola base y deja el ADN intacto, no transmite mutaciones dañinas a la descendencia. Si se cuentan todos los sitios hallados en los datos de secuenciación del ARN, dijo Moen, el número teórico de variantes de proteínas posibles asciende a unos 10²⁴⁸, muy por encima del número de átomos del universo. «Describen una enorme diversidad potencial», afirmó Moen. Cuánta de esa diversidad producen realmente los animales sigue siendo desconocido.

Por qué los cefalópodos hacen esto y otros animales no solo se ha respondido en parte: depende de la estructura de sus enzimas ADAR y de otros motivos que requieren más investigación. Para más cobertura científica, consulte nuestra sección de Ciencia.