A fi nes de los setenta, los trabajos de Joan Steitz11, de la Universidad de Yale,
y colaboradores, sugirieron distintas formas en que se podrían cortar los intrones. Estas suposiciones se basaron en sus trabajos sobre enfermedades autoinmunes que permitieron postular un primer modelo, muy simple, de cómo podía ocurrir el corte y empalme: la ribonucleoproteína, sería una especie de puente que acercaría a los exones y permitiría el corte de los intrones. Las proteínas y el ARN se asocian al ARN mensajero y crean un complejo que se ha llamado “somito cirujano” o en in- glés “spliceosome”. Actualmente se conoce que el ARNnp (ARN nuclear pequeño) se reúne con más de un centenar de proteínas que reconocen el punto de inicio y de fi nalización de un intrón e intervienen en su corte y liberación.
Si se retiran las ribonucleoproteínas de los extractos nucleares, estos pierden la capacidad de realizar el corte y empalme, lo cual demuestra su papel central en este proceso. Esto ponía en evidencia que los anticuerpos, al reaccionar con estos complejos, sacan de circulación a las ribonucleoproteínas del núcleo celular, que son componentes esenciales del mecanismo de corte y empalme.
11 El trabajo de Joan Steitz sobre el papel de las ribonucleoproteínas en el pre - ARN mensajero, y su rela- ción con la enfermedades autoinmunes, fue pionero y ganó el reconocimiento mundial, otorgándosele en el año 2008, “Premio Centro Médico de Albany” a la medicina y a la investigación biomédica.
Sin embargo, no es posible que se procese un ARNm con la sola presencia de las ribonucleoproteínas. En el corte y empalme, también son importantes algunas zonas, más o menos conservadas del intrón a las que se unen tanto ribonucleo- proteínas como otros factores. El ARN mensajero no está desnudo en el núcleo. Se combina con otras proteínas formando las llamadas ribonucleoproteínas nucleares heterogéneas (RNPhn). Estas también podrían ser necesarias para el corte y empal- me. Sin embargo, el mecanismo es mucho más complejo de lo que se pensó en un principio involucra la participación de numerosas moléculas, tanto enzimas, como otras que confi eren una organización estructural propicia para que se produzcan la serie de reacciones químicas involucradas.
Una forma de estudiar el papel de las distintas proteínas en este mecanismo es alterar el gen que las codifi ca (provocando una mutación) y observar el efecto de este cambio. De esta manera se estudiaron los genes que codifi can los ARNpn de la levadura (Saccharomices cervisae) develando la necesidad de estos ARN en las reacciones del corte y empalme. Por otra parte es posible reconocer los genes que intervienen obteniendo cepas por mutagénesis provocada por medio de agentes quí- micos. Las cepas mutantes se reconocen por sus alteraciones en el procesamiento del ARN, lo cual constituye una evidencia que esas cepas poseen genes mutados que están de alguna manera involucrados en el corte y empalme del ARN mensajero. Una vez identifi cados los genes implicados pueden aislarse para su posterior estudio.
Las levaduras son un tipo de organismo que constituye un modelo adecuado para este tipo de estudios, ya que son fácilmente manipulables y además su meca- nismo de corte y empalme se acerca mucho al de las células humanas. Esto último hace suponer que este proceso no ha variado demasiado a lo largo de la historia evo- lutiva de la vida. De todas maneras hay algunas diferencias relevantes. En las leva- duras de la especie Saccharomices cervisae, los intrones son más pequeños y tienen pocos genes con intrones. Por otra parte, las mutaciones en ciertas regiones de los intrones de levadura suelen bloquear el corte y empalme, mientras que mutaciones equivalentes en mamíferos no ocasionan el mismo efecto. Esto permite pensar que los intrones de mamíferos son más variables.
Se pudo observar, al analizar varios intrones de distintos genes, que su trancrip- ción comienza, en el punto de corte 5’, con la secuencia GU (CT en la cadena del ADN) y fi naliza, en el punto de corte 3’, con AG. Además, en muchos casos, la re- gión cercana a la unión entre exones e intrones, presenta una secuencia que se ajus-
ta a la denominada secuencia “consenso” que representa a una serie de nucleótidos que son los que se encuentran con mayor frecuencia en determinadas posiciones (aunque con ciertas variaciones). Por lo tanto, la secuencia no es siempre la misma, sino que solo hay nucleótidos que son más usuales que otros y son distintivos de la secuencia, pero no son tan notorios como para que sea simple su identifi cación. La relación entre las enzimas que procesan el ARN y las secuencias de corte parecería ser universal. Es decir, si en un cultivo de ratón se introducen moléculas de ARN mensajero de la ovoalbúmina, la maquinaria del ratón es capaz de procesarlas co- rrectamente. Sin embargo, estas secuencias son específi cas del ARN mensajero y no son válidas para el de transferencia y el ribosómico.
En la reacción de corte y empalme se distinguirían dos etapas: en la primera se produce el corte del extremo 5’ del intron a través de un “bucle” o “lazo”. Para que este se forme, debe haber una reacción química entre los nucleótidos del punto de corte y otros en el interior del intron. Este lazo se mantiene aún unido al extremo 3’ del intrón. En una segunda etapa, se corta el exón que permanecía unido en el ex- tremo 3’ y se une con el exón anterior en la secuencia, liberándose el intrón que se encuentra entre ambos.
Pero… ¿qué implicancias puede tener este proceso en el desarrollo y funcio- namiento de un organismo? Si por una alteración, se salteara un exón cuando se procesa el ARNm, esto puede tener consecuencias importantes en el organismo. El ejemplo más sencillo de entender sería que ese exón que se saltea sea codifi cante, lo cual determinaría que falte parte de la información, originado por lo tanto un ARN mensajero no funcional. Otro caso que muestra un ejemplo claro en el cual el spli- cing es relevante, es en la determinación del sexo en la mosca de la fruta, Drosophila sp. En esta especie, la presencia o ausencia de un determinado exón en el ARN men- sajero maduro, determinará el sexo de la mosca en cuestión