Los seres vivos cuentan con mecanismos que les permiten responder ante cambios en el ambiente en el que se desarrollan en los que participan moléculas que poseen funciones reguladoras como son los Factores Transcripcionales (TFs) y los microRNAs (miRNAs). Los TFs son proteínas que controlan la transcripción de sus genes blanco al unirse de manera específica a secuencias en el DNA en las regiones promotoras de los mismos, mientras que los miRNAs son RNAs no codificantes de 19 a 24 bases de longitud que regulan la expresión genética a nivel post-transcripcional al unirse a sitios presentes en las regiones 3´ UTR de los mRNAs e inhibir la traducción de sus mRNAs blanco y/o promover su degradación. Ambos tipos de moléculas (miRNAs y TFs) regulan la expresión genética, de hecho, se ha encontrado que los miRNAs pueden regular la expresión de TFs que a su vez controlan la transcripción de los miRNAs, formando bucles de retro-regulación (feedback) o, en algunos casos, poseen blancos comunes, dando origen a un bucle de alimentación positiva (feed-forward loop). Estos bucles son parte de extensas y complejas redes de regulación genética fundamentales para la adaptación de los organismos ante situaciones de estrés. Este proyecto tiene como objetivo principal identificar a los miRNAs y TFs que participan en la respuesta ante la falta de alimento en el gusano nemátodo Caenorhabditis elegans, con el fin de determinar la red de co-regulación formada por estas moléculas. Tomando en cuenta que cerca de la mitad de los genes que codifican para proteínas y de los miRNAs de C. elegans son homólogos a los del humano, el conocimiento obtenido bien pudiera ser de utilidad para comprender los fenómenos moleculares que se presentan en enfermedades como la desnutrición. A la fecha hemos encontrado que al someter a larvas de este gusano a un ayuno de 12 hrs, 10 miRNAs cambiaron su expresión de manera estadísticamente significativa. Así, observamos que un miRNA, el let-7-3p disminuye su expresión, mientras que 9 de ellos aumentan su expresión, a saber, miR-34-3p, miR-4813-5p, y los miRNAs que forman parte del cluster miR-35 a -41 (todos ellos de la forma -3p). Con el objeto de establecer la red de regulación en la que participan los miRNAs antes mencionados, planteamos la delimitación de las regiones promotoras mínimas de los miRNAs miR-34, miR-35 y miR-4813, así como la identificación por medios bioinformáticos, genéticos y bioquímicos de los TFs que inducen su expresión en condiciones de falta de alimento, dejando de lado al let-7 debido a que en la literatura se encuentran ya reportados estudios acerca de su región promotora y los TFs que regulan su expresión. Por último, dado que en la mayoría de los casos, los miRNAs ejercen su función reguladora al reprimir la traducción de sus mRNAs blanco y/o al promover su degradación, la identificación de los mRNAs blancos de los miRNAs es una tarea fundamental para conocer más acerca de ellos y su impacto en la regulación. A la fecha se han reportado los mRNAs blanco de let-7 y miR-35, por lo que otra tarea que nos planteamos en el presente proyecto es determinar los blancos de los miRNAs miR-34 y miR-4813.

Como se observa en muchos países en vías de desarrollo, una parte importante de la población de nuestro país presenta graves problemas nutricionales, por un lado se puede observar que uno de cada 8 niños presenta algún grado de desnutrición, sobre todo en áreas rurales, lo cual compromete de manera severa su desarrollo físico y mental. Por otro lado, en la población urbana se ha detectado que uno de cada 4 niños presenta sobrepeso y obesidad, la cual, de no ser atendida, predispone al desarrollo del síndrome metabólico, caracterizado por la intolerancia a la glucosa, la resistencia a la insulina, la hiperinsulinemia, la dislipidemia y la hipertensión arterial, todos ellos detonantes de enfermedades crónico-degenerativas como la diabetes tipo II y los problemas cardiovasculares, los cualesestán ubicados entre las primeras causas de muerte y de discapacidad grave en México. Además, la atención médica de estas enfermedades prevenibles en una gran parte con una adecuada educación, representa ya un enorme gasto económico, por ejemplo, en el caso de la diabetes tipo II, cada año se gastan 5 mil 168 millones de pesos en medicamentos para su control. La mayoría de los estudios con que se cuenta acerca de la desnutrición y la obesidad se han enfocado preferentemente a la identificación de las proteínas que participan en estos procesos, por ejemplo, las enzimas metabólicas y su activación o inactivación, las que forman parte de las vías de señalización involucradas, así como los TFs que modularán la expresión genética. Tomando en cuenta la importancia que la regulación mediada por miRNAs tiene en la respuesta a diferentes tipos de estrés, se pudiera pensar que podrían jugar un papel en la respuesta ante el estrés nutricional. El estudio de los miRNAs de C. elegans que intervienen en la respuesta ante la falta de alimento o su exceso nos ayudará a entender con mayor detalle las patologías derivadas, ya que el 40% de los genes que codifican para proteína son homólogos a los del humano, a que las vías de síntesis y de utilización de carbohidratos y ácidos grasos están muy conservadas entre ambas especies y a que, en el caso particular de los miRNAs, aproximadamente la mitad de ellos tienen homología a los de humano, lo que aúnado al poderoso arsenal de herramientas genéticas con que se cuenta en el caso de C. elegans, prometen una rápida caracterización funcional de los mismos. Dada la gran conservación observada entre los genes que codifican para proteína y los miRNAs entre C. elegans y humano, los datos que se obtengan en el gusano bien pudieran ser útiles para entender lo que sucede en el humano. De hecho, se ha observado que la deleción o la expresión des-regulada tanto de let-7 como de miR-34, que son dos de los miRNAs objeto de este estudio, es un evento frecuente en diversos tipos de cancer humanos, en donde se cree que participan como moléculas supresoras de tumores. Otra ventaja muy importante al utilizar a C. elegans como organismo modelo para estos estudios, lo representa el hecho de que los mismos se realizarán con el organismo completo, ya que la mayoría de estos estudios se han llevado a cabo ya sea en células en cultivo o bien en un número limitado de tejidos como por ejemplo, en el músculo o el hígado, pero casi nunca en el organismo completo. Se vislumbra que los resultados obtenidos en este proyecto tengan una gran relevancia, debido al potencial que apenas empezamos a vislumbrar en el uso de de los miRNAs como biomarcadores y agentes pronósticos de estados patológicos y del posible uso de los miRNAs o sus antagómiros como agentes terapéuticos. El campo del estudio de las funciones de los miRNAs es un campo relativamente joven, por lo que estudios como el presente ayudan a que, por una parte, los estudiantes asociados a ellos se formen en técnicas de frontera que se utilizan para su estudio que les permitan en un futuro trasponerlos a otras áreas biológicas y, por otro lado, a contar con gente bien informada acerca de este campo que pueda a su vez transmitirlo a la sociedad.