Las moscas y su adicción a la nicotina

Dr. Iván Sánchez Díaz

Todos en algún momento de nuestra vida hemos escuchado la palabra ácido desoxiribonucleíco o ADN. Series de TV hacen alusión a pruebas de ADN para incriminar a un sospechoso, para determinar la paternidad o para la identificación de un cuerpo. ¿Cómo es que el ADN puede proporcionarnos toda esta información? El ADN está presente en las células de nuestro cuerpo, en esta molécula se encuentra toda la información necesaria para que realicen su función, es una guía o recetario con todas las indicaciones necesarias paso a paso de lo que una célula debe hacer para vivir.

La molécula de ADN tiene un aliado para realizar estas funciones: el ácido ribonucleíco (ARN), a esta molécula se transfieren las instrucciones que se encuentran almacenadas permanentemente en el ADN y que se requieren para realizar las funciones celulares necesarias a lo largo de la vida de la célula. Por esta razón se le conoce como ARN mensajero (ARNm). Los ARNms contienen la información para la elaboración de las proteínas, las cuales a su vez, tienen la función de dar estructura a las células, se encargan del metabolismo o de generar energía, entre muchas otras funciones. Hoy en día se sabe que el ARN tiene muchas más funciones que sólo llevar información para la síntesis de proteínas. En 1993 el investigador Victor Ambros, en este tiempo en Dartmouth College, descubrió una nueva función para las moléculas de ARN. En su trabajo determinó que una clase de ARN puede tener la función opuesta de los ARNm, es decir, que puede inhibir la laboración de proteínas. Estos nuevos ARNs se les nombró microRNAs debido a que un ARNm tiene -en promedio- más de 1000 nucleótidos (los nucleótidos son ladrillos, unidades básicas con que se construyen las moléculas de ADN y ARN) mientras que los microRNAs sólo tienen de 17 a 25 nucleótidos.

Desde este primer descubrimiento hasta el día de hoy se han encontrado muchos microRNAs; se sabe que alrededor del 3% de las instrucciones que tiene el ADN están destinadas a la elaboración de microRNAs. Muchas enfermedades humanas están relacionadas con una expresión alterada de estas pequeñas moléculas, entre ellas es posible que se encuentren las adicciones.

En nuestro laboratorio utilizamos a la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) como un modelo para estudiar la adicción a la nicotina. ¿Pero, qué tiene que ver una mosca con microRNAs y con la adicción a la nicotina? Bueno, vamos por pasos. A las moscas de la fruta se les ha utilizado por décadas como un modelo de estudio y muchos de los conocimientos que hoy día tenemos en las áreas de la genética y la biología del desarrollo, fueron obtenidas estudiando a las moscas. ¿Y, cómo es que una mosca se parece a nosotros? Las moscas, al igual que cualquier ser vivo, tienen en sus células ADN y por increíble que parezca, las instrucciones que posee una mosca para su funcionamiento son muy parecidas a las nuestras, hasta en un 70%. Por ejemplo, las instrucciones que le dicen a nuestras células cómo formar una neurona para organizar un cerebro humano, son muy similares a las instrucciones que las moscas tienen para formar su cerebro. Las moscas tienen un cerebro muy pequeño, pero que les permite tener comportamientos complejos tales como volar, decidir dónde van a comer, dónde poner sus huevecillos o detectar compuestos tóxicos como la nicotina. Y es aquí donde nosotros aprovechamos las “capacidades” de estos pequeños insectos voladores para que, en función de su comportamiento, nos indiquen qué instrucciones tienen para responder a la nicotina y si esas instrucciones son similares a las de nuestro cerebro.

La nicotina es un compuesto que se produce de manera natural en las plantas del tabaco. Esta molécula tiene la función de proteger a las plantas de posibles agresores como los insectos, ya que resulta extremadamente tóxico cuando llega al sistema nervioso central (SNC), causándole una parálisis y eventualmente la muerte. Debido a su alta efectividad, muchos insecticidas son hechos a partir de derivados de nicotina, pero resultan peligrosos para nosotros ya que al igual que en los insectos, cuando la nicotina llega a nuestro SNC en cantidades altas, puede causarnos la muerte.

A pesar de tener un cerebro tan pequeño, las moscas pueden distinguir perfectamente que la nicotina es un peligro mortal, así que la evitan en la medida de lo posible. En nuestro laboratorio diseñamos un dispositivo, el nicotinizador, para “obligar” a las moscas a “consumir” vapor de nicotina, algo equivalente a que una persona fume un cigarrillo. Casi de manera instantánea las moscas normales se desmayan y les toma 30 minutos recuperarse de esta exposición. Nosotros encontramos una mosca mutante (a la que se ha modificado su ADN de manera artificial) a la que le toma 145 minutos recuperarse. Esta mutación consiste en un cambio que altera los niveles de expresión de un grupo de microARNs en particular.

Como describí anteriormente, la función de estos pequeños ARNs es la de evitar la síntesis de algunas proteínas en circunstancias específicas. Nosotros demostramos que estos microARNs evitan que se forme una proteína llamada Escargot (Esg). Esta proteína es importante para que las células que dan origen a las neuronas se formen de manera correcta. En nuestro grupo de trabajo pensamos que la falta de la proteína Esg, ocasiona que un tipo de neuronas (denominadas neuronas sensoriales) no se formen de manera correcta. Por esta razón, a nuestras moscas mutantes les toma mucho más tiempo recuperarse después de ser expuestas al vapor de nicotina; sin embargo, aún seguimos trabajando para demostrar esta hipótesis. En nuestro laboratorio, la mosca de la fruta como modelo de estudio nos ofrece un gran recurso para entender los procesos biológicos asociados a la adicción a la nicotina, que a nivel celular y molecular son compartidos con nosotros. Esto nos permite generar información que en un futuro podría orientar la generación de tratamientos para este tipo de adicciones.

La presentación de este trabajo le otorgó a Iván Sánchez Díaz el grado de Doctor en Ciencias Bioquímicas, bajo la tutoría del Dr. Enrique Reynaud Garza ([email protected]) y constituyó la base para la siguiente publicación científica (que es requisito para obtener el grado de doctor):

I. Sanchez-Díaz, Fernando Rosales-Bravo, José Luis Reyes-Taboada, J. L., Alejandra A. Covarrubias, Verónica Narvaez-Padilla and Reynaud, E. 2015. The Esg gene is involved in nicotine sensitivity in Drosophila melanogaster. Plos One, vol. 10(7), págs. 1-20

Fuente: “Biotecnología en Movimiento”, revista de divulgación del Instituto de Biotecnología de la UNAM