Un equipo del Instituto Weizmann diseña un método integral para mapear modificaciones de ARNr en hipertermófilos, con aplicaciones médicas e industriales basadas en ARN.
Un enfoque integral desafía ideas fijas sobre el ribosoma celular
Poblaciones microbianas que prosperan en calor extremo, entre cráteres volcánicos y manantiales termales submarinos, conforman el foco del nuevo enfoque del Instituto Weizmann. El equipo creó la primera estrategia integral y de gran escala para examinarlas. El estudio revisado por pares muestra que los hipertermófilos alteran moléculas propias de ARN dentro del núcleo de sus ribosomas, el sitio de producción de proteínas, y con esa plasticidad química sostienen la vida en condiciones que exigen estabilidad estructural.
Schraga Schwartz, del Departamento de Genética Molecular del Weizmann, afirmó que el hipertermófilo modifica por completo su composición química según el entorno. La investigación, dirigida por Miguel A. Garcia-Campos, desafía la noción de procesos fijos dentro del ribosoma y sitúa cambios directos en el corazón de esa maquinaria celular. El artículo apareció en Cell y reunió colaboraciones con el Instituto Nacional del Cáncer, la Universidad Jaguelónica y la Universidad Metropolitana de Tokio.
El ribosoma figura entre las estructuras biológicas más antiguas y esenciales. Su base se transcribe en ARN, y esa arquitectura guía la síntesis de proteínas. Desde los años cincuenta, la ciencia reconoce modificaciones químicas en el ARN ribosómico. Sin embargo, la medición resultó compleja y restringió comparaciones entre especies y condiciones. Predominó la idea de uniformidad dentro de cada especie y de ausencia de cambios frente al entorno, a partir de trabajos en levaduras y humanos.
Datos recientes ya sugerían una modificación dinámica en ciertos organismos, con ajustes según necesidades del ribosoma. La demostración exigió esfuerzos prolongados porque existen numerosas clases de modificaciones y los métodos anteriores solo permitían observar una por vez. Con ese marco, el equipo eligió extremófilos y priorizó hipertermófilos, organismos diminutos con mejor crecimiento entre 60 °C y 100 °C, para abordar de forma integral la relación entre temperatura, estabilidad molecular y plasticidad del ARN ribosómico.
Datos clave del estudio y alcance metodológico
- Técnica nueva capaz de identificar 16 tipos de modificaciones de ARN de forma simultánea.
- Mapas de modificación del ARNr trazados en 10 organismos unicelulares.
- Comparación con cuatro estudios previos del mismo grupo para contexto acumulativo.
- Cultivos a distintas temperaturas entre 60 °C y 100 °C revelaron ajustes internos consistentes.
- Artículo publicado en Cell con participación de NCI, Universidad Jaguelónica y Universidad Metropolitana de Tokio.
Evidencia térmica y protección del ribosoma en nichos extremos naturales
Al aplicar la herramienta, los investigadores observaron que el aumento térmico se asoció con cambios internos consistentes. En series experimentales con cultivos a diferentes temperaturas, los hipertermófilos ajustaron su funcionamiento y sostuvieron la adaptación. Los registros señalaron cientos de cambios en especies hipertermófilas y mostraron más modificaciones en hábitats naturales más calientes. Ese patrón incluyó una edición química extensa del ARNr, planteada como vía de protección del ribosoma frente al daño por calor en nichos extremos.
La profesora Shulamit Michaeli, vicepresidenta de investigación y directora del Centro Dangoor de Medicina Personalizada de la Universidad Bar-Ilan, respaldó esa lectura. Señaló que la modificación química del ARNr permite la síntesis de proteínas en un entorno extremadamente caliente, lo que promueve el crecimiento termófilo. Añadió que el trabajo demuestra de manera excelente el peso de la modificación del ARNr en la capacidad celular ante el estrés ambiental y refuerza la idea de flexibilidad molecular adaptativa.
Schwartz recordó que el ribosoma funciona como documento básico de la biología molecular. Plantas, humanos, mariposas y bacterias comparten un código completo para el ARN que construye las proteínas necesarias para mantenerse, diseñarse y proliferar. La estructura del ribosoma, con base en ARN, guía la producción de proteínas y ayuda a explicar la continuidad de la vida y sus variaciones, una perspectiva que sitúa la modificación del ARNr como eje de adaptación frente a condiciones extremas.
Los resultados abren opciones para impulsar herramientas médicas e industriales apoyadas en ARN. La lectura central apunta a la ingeniería de moléculas más robustas y a la adaptación de procesos que dependen de estabilidad molecular, con impacto potencial en múltiples aplicaciones. Para Schwartz, conviene extraer aprendizaje del proceso de edición del ARN tras miles de millones de años de refinamiento, con proyección hacia tecnologías contemporáneas que requieren desempeño y estabilidad bajo condiciones desafiantes.
Método masivo para mapear modificaciones de ARNr en hipertermófilos
El grupo desarrolló una técnica capaz de identificar 16 tipos de modificaciones de ARN en decenas de muestras de manera simultánea. Ese diseño amplió el alcance del análisis y permitió un rastreo mucho más completo de la edición química del ARNr. Con la herramienta, los científicos trazaron mapas de patrones de modificación en 10 organismos unicelulares y los compararon con cuatro estudios previos del mismo equipo para situar los resultados en un marco acumulativo y consistente.
El equipo evaluó si esos organismos alteran su ARNr a lo largo de su ciclo. Para ello cultivó las especies a distintas temperaturas y registró la respuesta. En esa serie experimental, el incremento del calor se asoció con ajustes sostenidos de los perfiles de modificación. La tendencia respaldó la hipótesis de que los hipertermófilos ajustan la química del ribosoma para sostener la función bajo presión térmica y así proteger la maquinaria de síntesis de proteínas.
Schwartz enumeró tecnologías con base en ARN ya disponibles o en desarrollo: vacunas contra pandemias, diagnósticos, terapias contra el cáncer y herramientas de edición genética en biotecnología y medicina. Citó además usos industriales establecidos, con hipertermófilos presentes en entornos muy calientes que favorecen procesos como detergentes para lavar ropa en agua caliente. También mencionó aplicaciones en biología molecular, por ejemplo en pruebas de ADN, donde conviene maximizar estabilidad y precisión.
Ante una consulta sobre el ataque con misiles balísticos iraníes de junio, Schwartz señaló que su laboratorio no recibió un impacto directo y que el edificio afectado se ve desde su ventana. Indicó daños relativamente leves y agradeció apoyo internacional. Luego retornó a la base de su trabajo: la vida muestra diversidad, pero comparte un lenguaje común, el ARN, idea que lo atrajo hacia la ciencia por su carácter universal entre especies.