El equipo de investigadores que ha realizado el estudio
Investigadores del Instituto de Agrobiotecnología —centro mixto de la UPNA, CSIC y Gobierno de Navarra— han analizado el transcriptoma de la bacteria Staphylococcus aureus, una de las más temidas en el ámbito hospitalario porque existen cepas multirresistentes a los antibióticos que sólo pueden ser combatidas por antibióticos intravenosos muy costosos. Los resultados de su investigación, que añade una nueva dimensión al control global de la expresión de los genes, han sido recogidos en un artículo publicado por la prestigiosa revista PNAS, de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos.
El artículo “Genome-wide antisense transcription drives mRNA processing in bacteria” expone los resultados obtenidos por el equipo de investigadores encabezado por Iñigo Lasa Uzcudun y formado Alejandro Toledo-Arana, Alexander Dobin, Maite Villanueva, Igor Ruiz de los Mozos, Marta Vergara-Irigaray, Víctor Segura, Delphine Fagegaltier, José R. Penadés, Jaione Valle, Cristina Solano y Thomas R. Gingeras.
La bacteria S. aureus (Staphylococcus aureus) reside de manera inocua en la piel del ser humano y un tercio de la población adulta es portador nasal de dicha bacteria. Sin embargo, si consigue atravesar la barrera epitelial y alcanzar los tejidos, se convierte en un patógeno extremadamente versátil, capaz de sobrevivir y producir infecciones en casi todos los tejidos y causar enfermedades tan diversas como neumonía, endocarditis, osteomielitis, bacteriemia y abscesos, además de infectar todo tipo de implantes médicos. Es considerada una de las bacterias más temidas en el ámbito hospitalario, ya que existen cepas multirresistentes a los antibióticos (conocidas como SARM), que solamente pueden ser combatidas con antibióticos intravenosos muy costosos, como la Vancomicina.
Según explica el investigador Alejandro Toledo, el desarrollo de las técnicas de secuenciación masiva ha permitido conocer la secuencia de los genomas de las bacterias. “A partir de esa información —indica— es posible deducir la parte del genoma que se transcribe a ARN (ácido ribonucleico) para producir proteínas, pero no podemos deducir qué parte de dicho genoma se utiliza para producir moléculas de ARN que no codifican para proteínas pero sí pueden tener importantes funciones reguladoras”. De este modo, para completar la información contenida en el genoma de un organismo es necesario identificar todas las moléculas de ARN (genes codificantes y no codificantes) que dicho genoma produce. Esto es lo que se conoce en el ámbito científico como transcriptoma.
Un nuevo mecanismo de regulación
Los investigadores han estudiado el transcriptoma de S.aureus mediante secuenciación masiva de ARN, empleando una metodología novedosa frente a otros estudios previos: dividir el conjunto de RNA producido por esta bacteria en dos fracciones, una de ARN largos (mayores de 50 nucleótidos) y otra de ARN pequeños (menores de 50), lo que permitía a los investigadores aumentar la resolución del análisis. “Los resultados han mostrado que S aureus expresa una enorme cantidad de ARNs no codificantes que solapan con los ARNs mensajeros, es decir, aquellos que codifican para proteínas”, indica Toledo. Esos ARNs solapantes se parecerían a una cremallera cerrada en la que los dientes han quedado entrelazados y unidos.
La segunda sorpresa que han encontrado los investigadores es la existencia de una proteína, denominada RNase III, que actúa como una tijera para cortar las cremalleras que se encuentran cerradas. En concreto, si la cremallera está abierta, sus dientes están protegidos de las tijeras, pero si la cremallera está cerrada, son digeridos por la tijera en fragmentos pequeños de 20 nucleótidos.
El proceso identificado en este estudio puede tener varias funciones en la célula: por un lado, puede servir para establecer el nivel basal que debe alcanzar un ARN para poder producir proteína. También puede servir para coordinar la expresión de genes vecinos en el genoma y cuyas moléculas de ARN se ha visto que es en muchos casos solapantes.
Este proceso no es exclusivo de la bacteria S. aureus y se produce de forma similar en otras bacterias, “lo que demuestra que nos encontramos frente a un nuevo mecanismo de regulación conservado en las bacterias”.
Los investigadores concluyen que el estudio añade una nueva dimensión al control global de la expresión de los genes, basado en la presencia masiva de ARNs antisentidos que promueven el procesamiento de los mRNAs por la actividad de la RNase III, la única endorribonucleasa de cadena doble. “No sería descabellado pensar que las moléculas de ARN pequeñas generadas por la digestión de los ARN solapantes fuese los precursores evolutivos de los microARNs de las células eucariotas”.