El descubrimiento de la insulina ha salvado la vida de millones de personas con diabetes en todo el mundo, pero se sabe poco sobre el primer paso de la síntesis de insulina.

Investigadores de la Universidad de Michigan han descubierto parte de este misterio. Al examinar los ARN mensajeros involucrados en la producción de insulina en las moscas de la fruta, encontraron que una etiqueta química en el ARNm es crucial para traducir el ARNm de la insulina en la proteína insulina. La alteración de esta etiqueta química puede afectar la cantidad de insulina que se produce.

El estudio, realizado por los investigadores Daniel Wilinski y Monica Dus, se publica en la revista Nature Structural and Molecular Biology.

Un organismo lleva ADN, sus genes, en cada célula de su cuerpo. Los genes son bloques de información que se transcriben en proteínas a través de otra molécula llamada ARN mensajero. Estos ARNm son fotocopias de ADN, que dejan intacto el ADN original, que transportan esta información de proteína al citoplasma de las células, donde se sintetiza la proteína. Los ARNm están decorados con pequeñas moléculas llamadas « etiquetas ». Estas etiquetas pueden modificar cómo funcionan los ARN y cómo se producen las proteínas.

« Me gusta pensar en el ARN como un árbol de Navidad », dijo Wilinski, investigador postdoctoral en el laboratorio de Dus en el Departamento de Biología Molecular, Celular y del Desarrollo de la UM. « Los árboles de Navidad son hermosos en la naturaleza, pero cuando los llevas adentro y les pones adornos, esa decoración es lo que te hace sentir que el árbol es parte de la temporada. Lo mismo ocurre con el ARN. Estas decoraciones en el ARN realmente mejoran la forma en que se regula el ARN ».

Estudiar la producción de insulina en humanos o mamíferos es difícil. En los humanos, el páncreas está situado detrás del hígado. No se regenera bien y no se puede muestrear en sujetos vivos. Pero en las moscas, sus células de insulina están en realidad en sus cerebros, funcionan como neuronas y son físicamente accesibles para los investigadores. En las moscas de la fruta, los investigadores observaron una etiqueta llamada metilación de adenosina del ARN N-6, o m6A.

Para estudiar la etiqueta m6A, los investigadores primero identificaron los ARN que tienen la etiqueta. Luego, etiquetaron las células de insulina con una molécula fluorescente y usaron microscopía confocal para visualizar cuánta insulina produce la célula de insulina. Hicieron esto bajo dos condiciones: primero, eliminaron la enzima m6A, responsable de decorar el ARNm con etiquetas m6A, en las células de insulina. En segundo lugar, eliminaron las etiquetas m6A mediante el uso de CRISPR, una tecnología utilizada para editar el ADN, para mutar el As modificado.

En ambos casos, la capacidad de las moscas para producir insulina se redujo considerablemente.

« Descubrimos que esta fotocopia del ADN de la insulina, este ARNm, tenía una etiqueta específica que, cuando está presente, se produce una tonelada de la hormona insulina », dijo Dus, profesor asociado de biología molecular, celular y del desarrollo. « Pero sin la señal, las moscas tenían mucha menos insulina y desarrollaron signos distintivos de diabetes ».

Esta etiqueta química se conserva, o no cambia, en peces, ratones y humanos.

« Entonces, es probable que la producción de insulina también esté regulada a través de este tipo de mecanismo en los humanos », dijo Wilinski. « Hay una epidemia de obesidad y diabetes no solo en los Estados Unidos, sino en todo el mundo. Nuestro hallazgo es otra prueba de cómo ocurre esta enfermedad ».

Dus dice que el descubrimiento desarrolla la comprensión de la biología de la insulina y la fisiología de las enfermedades de la homeostasis energética. Se han observado niveles bajos de etiquetas químicas en personas con diabetes tipo 2. Restaurar los niveles de estas etiquetas también puede ayudar a combatir la diabetes y las enfermedades metabólicas, dice ella.

« Conocemos la insulina como tratamiento desde hace cien años. Hemos descubierto mucho sobre cómo se produce la insulina », dijo Dus. « Pero sabemos muy poco sobre la biología molecular muy básica de la insulina y cómo se regula. Por eso creo que este trabajo es importante: se reenfoca en la insulina, el gen y todo lo que aún tenemos que descubrir al respecto ».