Las estructuras de ARN denominadas rG4 aceleran el envejecimiento celular al bloquear la maquinaria de síntesis de proteínas

La senescencia celular —un estado de detención irreversible del crecimiento— impulsa el envejecimiento tisular y las enfermedades asociadas a la edad en parte mediante el colapso de la homeostasis proteica (proteostasis). Si bien se sabe que la pausa ribosomal contribuye al fallo de la proteostasis, los desencadenantes moleculares que la vinculan con la senescencia no se comprendían bien. Este estudio identifica las estructuras de G-cuadruplex de ARN (rG4) como un impulsor previamente no reconocido del bloqueo ribosomal en células senescentes.

Mediante RNA-seq y Ribo-seq (perfilado ribosomal) en paralelo sobre fibroblastos humanos BJ jóvenes y proliferativos frente a fibroblastos replicativamente senescentes, los autores hallaron que los genes con eficiencia de traducción (TE) reducida superaban en una proporción aproximada de cuatro a uno a los que presentaban TE aumentada en células senescentes. De manera crítica, el mayor grupo de genes afectados mostraba cambios exclusivamente a nivel traduccional —no en la abundancia de mRNA—, lo que implica la elongación de la traducción en lugar de la transcripción. El análisis de la puntuación de pausa ribosomal reveló que las pausas se concentraban inmediatamente antes de motivos ricos en guanina, y los algoritmos de predicción de estructuras rG4 confirmaron que estas secuencias tenían un potencial de formación de G-cuadruplex significativamente mayor que los controles con secuencias reordenadas.

Para establecer la causalidad, el equipo realizó secuenciación por inmunoprecipitación de ARN G4 (rG4-RIP-seq) e inmunofluorescencia con sondas de unión a G4 (G4P y BG4). En células jóvenes, la señal de rG4 era predominantemente nuclear, pero en células senescentes se expandió de manera considerable hacia el citoplasma —co-localizándose con ribosomas—, lo que indica que la formación citoplásmica de rG4 en el mRNA es un evento asociado a la senescencia. Los ensayos con reporteros confirmaron que insertar secuencias formadoras de rG4 en regiones codificantes (CDS) era suficiente para impedir la traducción tanto en sistemas celulares como acelulares, mientras que la mutación de estas secuencias restauraba la eficiencia de traducción.

El estudio identificó a continuación DHX9, una ARN helicasa con actividad conocida de desenrollado de rG4, como regulador clave. La expresión de DHX9 estaba significativamente reducida en células BJ senescentes, en fibroblastos de la punta de la cola de ratones envejecidos y en tejidos de ratones de edad avanzada. La sobreexpresión de DHX9 en células senescentes redujo la abundancia de rG4 y alivió la pausa ribosomal, mientras que la supresión de DHX9 en células jóvenes reproducía el estado senescente —aumentando los niveles de rG4, promoviendo el bloqueo ribosomal, alterando la proteostasis y acelerando marcadores de senescencia como la actividad de SA-β-galactosidasa, la regulación al alza de p21 y la secreción de factores del SASP—. De manera inversa, la estabilización farmacológica de las estructuras rG4 (mediante el ligando G4 PDS) agravó la senescencia, lo que refuerza la relevancia funcional de la acumulación de rG4.

Estos hallazgos establecen un eje mecanístico: descenso de DHX9 → acumulación de rG4 en el CDS del mRNA → pausa ribosomal → TE reducida para proteínas clave → colapso de la proteostasis → senescencia agravada. La observación conservada en tejidos de ratones envejecidos sugiere que esta vía opera in vivo durante el envejecimiento mamífero, convirtiendo a DHX9 y la resolución de rG4 en posibles dianas para intervenciones dirigidas a ralentizar el envejecimiento celular y orgánico.