Como seguramente sabrás, el ADN contiene la información genética del organismo. ¿Qué quiere decir esto exactamente? En pocas palabras, significa que el ADN contiene toda la información necesaria para que las células funcionen. Por eso, el conjunto de todas las hebras de ADN de una célula (el genoma) podría compararse con una gran enciclopedia o un perfecto y completo manual. El ARN, por el contrario, es un material genético más dinámico, que surge a partir de la copia de ciertas secuencias de ADN y que permite realizar procesos en el organismo. En concreto, el ARN puede realizar funciones por sí mismo o bien servir como intermediario para construir herramientas celulares: las proteínas.

En cierto sentido, podría decirse que el ARN se asemeja a un marcapáginas, puesto que tiene una utilidad, cumple una función y está íntimamente relacionado con un libro o una enciclopedia. Normalmente, el marcapáginas y la enciclopedia son dos elementos independientes, que se unen en momentos puntuales y de manera transitoria.  Sin embargo, ¿qué ocurre cuando un marcapáginas se atasca en una enciclopedia? La lectura resulta muy difícil e incluso a veces las páginas pueden llegar a romperse si se tira de ellas antes de separar el marcapáginas. Del mismo modo, cierto tipo de híbridos ADN-ARN, llamados R-loops, pueden resultar perjudiciales y llegar a romper el genoma. En concreto, los R-loops son unos híbridos en los que el ARN se atasca entre las hebras de ADN dando lugar a una estructura anudada. Como cabe esperar, los R-loops pueden impedir las funciones normales de lectura y copia del genoma, ya que estas exigen abrir la enciclopedia y pasar páginas. Por esta razón, las células han desarrollado mecanismos (semejantes a unas pinzas) que permiten desenganchar esos marcapáginas atascados. Estas pinzas, que atrapan y eliminan el ARN atascado en el ADN, existen en distintos formatos. Los más conocidos y especializados, se llaman ribonucleasas H (RNasa H) y son enzimas encargadas de destruir el ARN que ha quedado enganchado entre las fibras de ADN. De esta manera, las RNasa H aseguran el buen funcionamiento y uso del manual del genoma, preservando su integridad frente a las posibles roturas que causarían los híbridos de ADN-ARN (R-loops).

...cierto tipo de híbridos ADN-ARN, llamados R-loops, pueden resultar perjudiciales y llegar a romper el genoma

Pero, si son tan perjudiciales, ¿por qué se generan estos híbridos? ¿Por qué se atasca el ARN en el genoma? Los R-loops surgen con frecuencia a medida que se produce el propio ARN después de copiar una secuencia de ADN. Sin embargo, en condiciones normales, a medida que se va creando la hebra de ARN, esta se separa del ADN gracias a una maquinaria que tira del ARN. No obstante, cuando esta polea celular falla, el ARN queda atascado en el ADN. De esta manera pueden formarse los híbridos ADN-ARN de tipo R-loop. Dado que estos híbridos pueden resultar perjudiciales para las células, podría considerarse que la maquinaria encargada de alejar el ARN del ADN (la polea) es un mecanismo de protección del genoma. Por otro lado, como ya hemos visto, incluso en el caso de que esta polea falle, la célula cuenta con las RNasa H para eliminar estos ARN atascados entre las páginas del genoma. De esta manera, el genoma se preserva intacto para garantizar el buen funcionamiento celular, incluso en el caso de que se generen los R-loops.

Los R-loops surgen con frecuencia a medida que se produce el propio ARN después de copiar una secuencia de ADN

Igualmente, es importante mencionar que los híbridos ADN-ARN también son útiles y necesarios en ciertos momentos puntuales, igual que los marcapáginas. En concreto, los R-loops se acumulan en regiones muy concretas del genoma (igual que un marca-páginas en una novela). Además, los R-loops pueden acumularse en regiones del genoma que se han dañado (una señal entre las páginas rotas) para facilitar que estas se reparen. Contradictorio, ¿no es así? Los híbridos pueden ser beneficiosos y perjudiciales para las células. ¿Cuál es la solución entonces para mantener la salud celular? Encontrar el equilibrio. Si las células consiguen mantener un equilibrio en los niveles de híbridos ADN-ARN en las células, obtienen los beneficios derivados de ellos sin causar daño ni roturas en el genoma. Dicho de otro modo, siempre debemos acompañar nuestra lectura de un buen marcapáginas: es útil y necesario, pero debemos vigilar que nunca se atasque entre nuestras páginas.

Referencias:

Aguilera, A., & García-Muse, T. (2012). R Loops: From Transcription Byproducts to Threats to Genome Stability. Molecular Cell, 46(2), 115–124. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2012.04.009

Niehrs, C., & Luke, B. (2020). Regulatory R-loops as facilitators of gene expression and genome stability. Nature Reviews Molecular Cell Biology. https://doi.org/10.1038/s41580-019-0206-3