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  • lunes, 18 de octubre de 2021

Identifican una proteína de defensa del genoma

Los investigadores se centraron en el sistema que químicamente etiqueta el ADN transposón que interrumpen los genes moviéndose a diferentes partes del genoma y que actúan de forma parasitaria

Identifican una proteína de defensa del genoma

Los organismos desde las bacterias hasta los seres humanos deben defenderse de elementos genéticos parasitarios llamados transposones. Estas piezas de ADN, que interrumpen los genes moviéndose a diferentes partes del genoma, pueden causar tanta destrucción que las células tienen mecanismos de vigilancia específicos para mantenerlas bajo control.

Para proteger a las futuras generaciones contra los estragos de la genómica, defectos en estos sistemas de defensa innatos suelen dar lugar a la esterilidad. En los animales, la principal defensa contra los transposones es mediante la vía de los ARNs asociados a Piwi, que actúan como guardianes del genoma impidiendo la expansión de estos elementos genéticos.

Científicos dirigidos por el profesor de 'Cold Spring Harbor Laboratory' (CSHL), en Estados Unidos, Gregory Hannon, que también es profesor y jefe de equipo en el Instituto CRUK en la Universidad de Cambridge, Reino Unido, han identificado una proteína que el sistema Piwi utiliza para guiar la maquinaria celular de silenciamiento de genes hacia los lugares correctos en el genoma, permitiendo mantener a los transposones inactivos sin interferir en los genes propios del organismo.

Los colegas de Hannon han llamado a la proteína Panoramix, a raíz de un personaje del cómic de Astérix y Obélix, que dota a los demás de gran poder. La vía Piwi de interacción del ARN, que está activa en células de la línea germinal --las que dan lugar a los espermatozoides y los óvulos--, es un sistema de defensa de dos niveles.

La línea más directa de defensa busca y destruye copias de ARN de transposones, mientras que un segundo mecanismo encuentra los transposones en el genoma y los marca con señales químicas que instruyen a la célula a mantenerlos apagados.

Para el estudio actual, Hannon y sus colegas se centraron en el sistema que químicamente etiqueta el ADN transposón. Esto sucede justo cuando los elementos se están preparando para moverse, cuando el ADN transposón se copia desde su lugar en el genoma en el ARN, un proceso conocido como transcripción.

El reto para el sistema de Piwi, según Hannon, es localizar estas secuencias --que se parecen mucho a los propios genes de un organismo-- y etiquetarlas para que puedan ser reconocidas por la misma maquinaria que una célula utiliza para apagar sus propios genes según sea necesario.

Pequeñas moléculas de ARN llamadas ARNs asociadas a Piwi se cree que son responsables de encontrar los transposones a medida que las copias de ARN emergen, pero el siguiente paso era inexplicable. "Queríamos encontrar el vínculo entre esta misma vía específica de los transposones y la maquinaria represiva más general de las células", cuenta Hannon.

Los científicos tenían una lista de moléculas que pensaban que podrían desempeñar este papel y Yang Yu, investigador postdoctoral en el laboratorio de Hannon en CSHL, se dispuso a probarlas. El sistema de Piwi es tan rápido que los científicos han encontrado que es casi imposible seguir sus componentes, ya que silencian sus objetivos naturales. Así, Yu construyó un objetivo de Piwi artificial, le pegó diferentes componentes del sistema de Piwi y monitoreó lo que sucedió después.

En la mayoría de las situaciones, las células trataron la pieza de ADN que codificaba el objetivo como uno de sus propios genes, pero cuando Panoramix estaba vinculado a la diana del ARN artificial, fue capaz de detener la transcripción de la pieza exterior del ADN. Eso sugiere que tan pronto como se inició la transcripción, Panoramix reclutó maquinaria de silenciamiento de los genes de la célula para apagar la transcripción local y marcar el ADN intrusivo para que permaneciera apagado, incluso en las generaciones futuras.

"Éste es un fenómeno muy específico", dice Hannon, señalando que Panoramix llama a la maquinaria de silenciamiento genético de la célula sin afectar a la actividad de cualquiera de los propios genes de la mosca de la fruta. Aunque no se ha encontrado ninguna proteína Panoramix en mamíferos, Hannon considera que es muy probable que los seres humanos y otros animales tengan una proteína relacionada que realice el mismo papel.