¿Por qué los cerebros humanos son tan poderosos? Reino Unido y la Universidad Hebrea se asocian para descubrirlo

Aug 22, 2023

LEXINGTON, Kentucky (25 de enero de 2023) – Investigadores de la Universidad de Kentucky y la Universidad Hebrea de Jerusalén se están asociando para estudiar la complejidad del cerebro humano. En concreto, los investigadores probarán si existen en el cerebro nuevas proteínas hasta ahora desconocidas.

Los laboratorios de las dos instituciones obtuvieron una subvención conjunta de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) y la Fundación Binacional de Ciencias Estados Unidos-Israel (BSF) para estudiar nuevos aspectos de la biología del ARN.

Los investigadores están trabajando para responder una pregunta fundamental: ¿por qué los humanos tienen cerebros más complejos que otros organismos con aproximadamente la misma cantidad de genes?

Como parte de la subvención de más de 700.000 dólares, Stefan Stamm, Ph.D., profesor del departamento de bioquímica molecular y celular de la Facultad de Medicina del Reino Unido, y su laboratorio están estudiando las caracterizaciones de las proteínas y analizando sus implicaciones biológicas.

El laboratorio de Stamm está asociado con Ruth Sperling, Ph.D., profesora emérita del Departamento de Genética del Instituto Alexander Silberman de Ciencias de la Vida de la Universidad Hebrea de Jerusalén. Es experta en procesamiento de ARN.

El ARN es el mediador que convierte las instrucciones contenidas en el ADN en proteínas en las células. Durante el proceso, el ARN se modifica en gran medida, se cortan o empalman trozos y se vuelven a unir en una nueva línea de ARN. A veces esas piezas se forman en círculos, creando ARN circular.

"Proponemos que existe un nuevo conjunto de proteínas que no han sido identificadas ni analizadas en el cerebro humano y que están codificadas por ARN circulares y que cumplen funciones novedosas en las células", dijo Stamm.

Los ARN circulares se encuentran principalmente en el cerebro y su formación es promovida por elementos genómicos específicos de los humanos y otros primates, llamados elementos Alu. El genoma humano consta de aproximadamente un 11% de elementos Alu y su expansión en los primates se correlaciona con la complejidad del cerebro.

Los equipos de investigación probarán la hipótesis de que los ARN circulares específicos de los primates se traducen en proteínas después de que las moléculas del ARN circular experimenten un cambio epigenético.

“¿Los ARN circulares codifican proteínas? ¿Son funcionales estas proteínas? ¿Puedes encontrarlos en el cerebro? dijo Stamm. “Eso es lo que estamos analizando. Nunca ha sido examinado”.

Los investigadores proponen que las nuevas proteínas elaboradas a partir de esos ARN circulares específicos aumenten considerablemente la complejidad molecular en el cerebro, lo que podría mejorar las funciones cerebrales.

"Si tenemos nuevas proteínas, tenemos un proteoma completamente nuevo que tiene nuevas funciones y puede contribuir al cerebro humano", dijo Sperling. “Esto tiene amplias implicaciones. Por ejemplo, puedes buscar modificadores genéticos. ¿Existen modificadores genéticos que se correlacionen con la esquizofrenia, la epilepsia, el autismo o las enfermedades neurológicas?

El laboratorio de Sperling se centrará en comprender cómo la maquinaria de empalme de las células produce ARN circular. Junto con Joseph Sperling, Ph.D., descubrió y caracterizó la máquina de empalme endógena en células de mamíferos. Recientemente, su equipo identificó ARN circular dentro de la máquina de empalme endógena. Su equipo utilizará este sistema para estudiar si el ARN se empalma o se empalma hacia atrás, formando ARN lineales y circulares, respectivamente, cuándo ocurre eso y cómo se regula en el cerebro.

“Estas proteínas no son muy abundantes, pero podrían formar o modificar funciones catalíticas en otras proteínas. Entonces, si quieres entender el cerebro, tienes que observar estas moléculas”, dijo Stamm.

Como parte del proyecto de tres años, se llevarán a cabo cursos anuales de biología de ARN de dos semanas de duración durante el verano en la Universidad Hebrea de Jerusalén, dirigidos por Stamm y Sperling. Los estudiantes de ambas universidades tendrán conferencias teóricas y realizarán experimentos prácticos durante el curso.

La investigación reportada en esta publicación fue apoyada por la National Science Foundation bajo el premio número 2221921. Las opiniones, hallazgos y conclusiones o recomendaciones expresadas son las del autor (es) y no reflejan necesariamente los puntos de vista de la National Science Foundation.

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