Los guías suelen ayudar a los turistas con direcciones, pero la experiencia puede mejorar mucho si ofrecen servicios personalizados adaptados a los intereses individuales. Recientemente, los investigadores han convertido los ARN guía, que dirigen las enzimas, en un ARN inteligente capaz de controlar redes en respuesta a diversas señales. Esta investigación innovadora está ganando una atención significativa en la comunidad académica.
Un equipo de investigación formado por el profesor Jongmin Kim y los candidatos a doctorado Hansol Kang y Dongwon Park del Departamento de Ciencias de la Vida de POSTECH ha desarrollado un ARN guía de procesamiento de señales múltiples. Este ARN guía se puede programar lógicamente para regular la expresión genética. Sus resultados fueron publicados recientemente. Investigación de ácidos nucleicosUna revista internacional de biología molecular y bioquímica.
El sistema CRISPR/Cas, a menudo denominado “tijeras genéticas”, es una tecnología capaz de editar secuencias genéticas para agregar o eliminar funciones biológicas. Un elemento central de esta tecnología, que se utiliza en muchos campos, como el tratamiento de enfermedades genéticas y la ingeniería genética de cultivos, es un ARN guía que indica a una enzima que modifique una secuencia genética en una ubicación específica. Aunque los avances en la ingeniería de ARN han estimulado la investigación sobre ARN guía que responden a señales biológicas, lograr un control preciso de las redes genéticas para responder a múltiples señales todavía ha sido un desafío.
En este estudio, el equipo combinó el sistema CRISPR/Cas con biocomputación para superar estas limitaciones. La biocomputación es una tecnología que conecta componentes biológicos, como circuitos electrónicos, para programar actividades celulares y de organismos. Los investigadores implementaron un circuito de gen de ARN guía capaz de tomar decisiones basadas en entradas, similar a una puerta lógica booleana, que es una de las representaciones básicas de las relaciones entrada-salida en las operaciones de señales digitalizadas.
El equipo controló con éxito genes esenciales implicados en el metabolismo y la división celular de E. coli, demostrando la capacidad de integrar múltiples puertas lógicas para procesar diversas señales e entradas complejas. Utilizaron este circuito para controlar la morfología celular y el flujo metabólico en niveles apropiados.
Este estudio es importante porque integra sistemas y tecnologías existentes para controlar con precisión las redes de genes, permitiendo el procesamiento, la integración y la respuesta de diversas señales dentro de un organismo. Esto va más allá de la función de los ARN guía de simplemente dirigir las enzimas a sitios específicos.
“La investigación podría permitir el diseño preciso de terapias genéticas basadas en señales biológicas dentro de los complejos circuitos genéticos implicados en las enfermedades”, dijo el profesor Jongmin Kim de POSTECH. “La ingeniería molecular de ARN permite la simplicidad del diseño de estructuras basado en software que avanzará significativamente en el desarrollo de terapias personalizadas para el cáncer, trastornos genéticos, enfermedades metabólicas y más”, añadió.
Esta investigación fue apoyada por una subvención del Ministerio de Ciencia y TIC y la Fundación Nacional de Investigación de Corea y el Programa LINC de la Fundación Nacional de Investigación de Corea y el Ministerio de Educación, el Instituto de Ciencias Básicas de Corea y el Programa LINC 3.0. El Programa de I+D de Tecnología Sanitaria de Corea del Ministerio de Educación, Instituto de Desarrollo de la Industria Sanitaria de Corea (KHIDI), un programa para promover y apoyar los centros de I+D de tecnología alimentaria en la provincia de Gyeongsang del Norte y Pohang, y patrocinado por IBS POSTECH.
