En la mayoría de los casos de cáncer de próstata, el crecimiento de las células tumorales es estimulado por la acción de las hormonas masculinas, los andrógenos, tales como la testosterona y la dihidrotestosterona (DHT).
Para que esto suceda, esas sustancias deben unirse a una proteína conocida como receptor de andrógeno, generalmente localizada en el citoplasma de las células de la próstata. Al unirse, la hormona y el receptor migran hacia el núcleo celular en donde pueden activar o inhibir una serie de genes, generando así un patrón de expresión génica favorable a la proliferación tumoral.
En el marco de un nuevo estudio publicado en la revista Frontiers in Genetics, se identificaron 600 nuevas moléculas de ARN -del tipo que no codifica proteínas- que aparentemente efectúan una regulación fina de este proceso.
"En este trabajo se plantea la hipótesis de que algunos de esos ARNs largos no codificadores serían los responsables de volver al tumor de próstata más agresivo. De confirmárselo en futuros estudios, este descubrimiento abre un mundo de nuevas posibilidades", dijo Sergio Verjovski-Almeida, científico del Instituto Butantan (en el estado de São Paulo, Brasil) y coordinador de la investigación que cuenta con el apoyo de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo - FAPESP.
Tal como explicó el investigador, tan sólo el 2% del genoma humano produce las moléculas de ARN mensajero, aquéllas que contienen información para la síntesis de proteínas. El otro 98%, que en el pasado se lo consideró "ADN basura", producen distintos tipos de ARNs no codificadores, que actúan modulando la expresión de genes vecinos o la acción de las proteínas que éstos producen. De este modo, mediante una regulación epigenética (que no altera el ADN en sí mismo sino la forma en que se expresa), moldean el funcionamiento del genoma.
"Los llamados ARNs largos no codificadores son potentes reguladores de la expresión génica, pues interactúan con proteínas reguladoras y amplifican su efecto. Esto es lo que creemos que las moléculas que detectamos están haciendo con el receptor de andrógeno en los tumores de próstata", explicó Verjovski-Almeida, quien también es docente del Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (IQ-USP).
La investigación empezó con una secuenciación a gran escala y bastante profunda (deep sequencing) de moléculas expresadas en un linaje de cáncer de próstata. Este tipo de análisis permite secuenciar miles de millones de nucleótidos al mismo tiempo, lo cual eleva las posibilidades de detectar moléculas expresadas en pequeñas cantidades, que pasarían desapercibidas en estudios más superficiales.
"Cuanto más profundamente secuenciamos un tejido, más moléculas de ARN expresadas específicamente en ese lugar descubrimos, tal como suele ser el caso de los ARNs largos no codificadores", dijo Verjovski-Almeida.
Hasta ahora se habían descrito en la literatura científica 3 mil ARNs largos no codificadores distintos expresados en tumores de próstata. El análisis a cargo del grupo del Instituto Butantan reveló otras 4 mil nuevas moléculas de este tipo aún desconocidas.
Luego los investigadores decidieran analizar nuevamente datos brutos de estudios ya publicados por otros grupos -en los cuales se comparaban moléculas expresadas en tumores de pacientes con las expresadas en tejidos sanos de próstata- a la luz de estos nuevos hallazgos.
"En general esos estudios anteriores se valían del método conocido como microarray, que permite secuenciar el tejido empleando un panel de genes diana ya conocidos. Es decir, los genes desconocidos o no incluidos en el panel sencillamente no aparecen en los resultados del análisis aun cuando se encuentran expresados en el tejido", explicó el investigador.
Al analizar nuevamente los datos brutos de las investigaciones publicadas, el grupo del Instituto Butantan notó que 65 ARNs largos no codificadores estaban más expresados en los tumores de próstata que en el tejido sano.
"En los trabajos originales se había detectado la mayor expresión de 40 de esas moléculas únicamente. Las restantes pasaron desapercibidas por falta de una referencia completa de los ARNs largos no codificadores de la próstata. Y son genes posiblemente implicados en el desarrollo de la enfermedad, y que deberá explorárselos mejor", dijo Verjovski-Almeida.
La regulación de la acción hormonal
El paso siguiente consistió en evaluar si los ARNs largos no codificadores identificados eran capaces de interactuar con el receptor de andrógeno. Para ello los investigadores emplearon una técnica conocida como inmunoprecipitación de ARN (RIP, por sus siglas en inglés).
"Logramos detectar más de 600 ARNs largos ligados al receptor de andrógeno en tumores de próstata. Son moléculas que se asocian al complejo formado por la hormona y su receptor en el núcleo celular, posiblemente efectuando una regulación fina del proceso de activación e inhibición de genes", dijo Verjovski-Almeida.
Se sabía que el receptor de andrógeno, al migrar hacia el núcleo, es capaz de unirse a más de 10 mil sitios distintos del genoma. Sin embargo, no altera la expresión de 10 mil genes cuando eso sucede.
"Para determinar qué se activará y se inhibirá, se requiere de un programa adicional y creemos que algunos de los ARNs largos que identificamos desempeñan ese papel", dijo.
Con la ayuda de una herramienta de aprendizaje de máquinas (machine learning, que permite analizar una gran cantidad de información mediante métodos estadísticos, de modo tal de encontrar patrones de repetición que permitan efectuar determinaciones o predicciones), el grupo observó que en los sitios del genoma donde los genes tenían su expresión alterada por el receptor de andrógeno (ya sea activación o inhibición) los ARNs largos no codificadores se encontraban presentes.
Esta herramienta permitió identificar que en esos sitios también se concentraban ciertas histonas activadoras de la expresión, proteínas que modulan la organización espacial del ADN genómico en el núcleo y favorecen o inhiben la expresión de los genes. En general, en presencia de esas moléculas reguladoras, los genes se encontraban más activos.
"Si la presencia de esos ARNs largos es la causa o una consecuencia de la abundancia de ciertas histonas activadoras y de la alteración en la expresión aún no lo podemos afirmar, pero el hecho es que están marcando ambientes específicos de genes que se activan o se inhiben en presencia del andrógeno. Con estos hallazgos, montamos un panel de posibles reguladores de la acción del receptor en el cáncer de próstata", dijo Verjovski-Almeida.
Según el investigador, solamente de uno de esos ARNs largos no codificadores ya se había demostrado que se une al receptor de andrógeno y ya había sido asociado en trabajos anteriores al aumento de la agresividad tumoral.
"Es posible que otros de esos 600 ARNs hallados ligados al receptor también estén actuando mediante un mecanismo similar. Cuando se encuentra un ARN no codificador que regula un gen importante, puede intentarse interferir en su transcripción o en el proceso de regulación. Es un mundo de posibilidades el que se abre", dijo.
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Journal
Frontiers in Genetics