Peligrosos genes saltarines regulan las neuronas humanas
Eduardo Martínez de la Fe
La formación del cerebro humano está protegida de unos peligrosos genes saltarines capaces de alterar la formación de neuronas. Unas proteínas especializadas controlan a estos gremlins de la evolución.
Las secuencias «saltadoras» de ADN, conocidas como elementos transposones (ET) o genes saltarines, se asocian con proteínas evolutivamente recientes para influir en la diferenciación y el funcionamiento fisiológico de las neuronas humanas, ha descubierto una investigación.
El genoma humano contiene más de 4,5 millones de secuencias de ADN llamadas «elementos transposones»: entidades parecidas a virus que «saltan» e influyen en la expresión genética. En algunas especies, la mayor parte del ADN corresponde a estos genes transposones, fragmentos de ADN que se repiten una y otra vez.
Estos genes saltarines fueron identificados por primera vez hace más de 50 años por la genetista Barbara McClintock. Desde entonces, se ha ido descubriendo que los ET no solo «saltan», sino que también se encuentran en casi todos los organismos (tanto procariotas como eucariotas) y, por lo general, en grandes cantidades: constituyen aproximadamente el 50% del genoma humano y hasta el 90% del genoma del maíz.
Estos elementos repetitivos tienen la capacidad de distribuirse por todo el genoma con el potencial de alterar la regulación adecuada de todo un sistema genético. Por eso son considerados parásitos y oportunistas.
Gremlins de la evolución
Son como los gremlins más traviesos de la evolución biológica, ya que pueden hacer casi cualquier cosa: desactivar o activar genes, mover o segregar cromosomas y propiciar la recombinación genética. Cuando actúan sobre los fetos, pueden devastar espermatozoides y óvulos.
Una gran familia de proteínas, conocidas como dedos de zinc KRAB (KZFP), han evolucionado para silenciar estos elementos repetitivos móviles e impedir alteraciones genéticas nocivas para la evolución.
Se trata de una proteína antigua conservada en los mamíferos a lo largo de su evolución. Se expresa durante el desarrollo del ratón y en la mayoría de los tejidos humanos.
Un equipo internacional de científicos dirigido por Didier Trono, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), ha descubierto ahora que estos genes parásitos y las proteínas KZFP están presentes en el desarrollo del cerebro humano. Los resultados se publican en Science Advances.
Dedos de zinc en el cerebro
En 2019, otro estudio dirigido por Trono mostró que los KZFP cumplen con su cometido evolutivo y domestican la actividad de los genes transposones en los primeros días de vida del feto humano.
Ahora el mismo equipo ha comprobado que estas secuencias reguladoras orquestan también el desarrollo y la función de órganos adultos al interactuar con dos proteínas de la familia “dedos de zinc”.
Descubrieron que dos KZFP, propias de los primates, se expresan en regiones específicas del cerebro humano, tanto en desarrollo como adulto: controlan la actividad de los genes saltarines en las neuronas y en los organoides cerebrales cultivados en el laboratorio.
Finalmente, comprobaron que estos dos KZFP influyen en la diferenciación y el perfil de neurotransmisión de las neuronas, y que también protegen a estas células contra respuestas inflamatorias derivadas de las travesuras de los genes saltarines.
Proteínas recientes
“Estos resultados revelan cómo dos proteínas que aparecieron solo recientemente en la evolución han contribuido a dar forma al cerebro humano al facilitar la cooptación de elementos transposones, estas entidades parecidas a virus que han ido remodelando nuestro genoma ancestral desde los albores de los tiempos”, dice Didier Trono en un comunicado.
“Este descubrimiento sugiere posibles mecanismos patogénicos para enfermedades como la esclerosis lateral amiotrófica u otros trastornos neurodegenerativos o del neurodesarrollo, lo que proporciona pistas para la prevención o el tratamiento de estos problemas”, añade.
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Referencia
Primate-restricted KRAB zinc finger proteins and target retrotransposons control gene expression in human neurons. Christopher Playfoot et al. Science Advances, 28 Aug 2020: Vol. 6, no. 35, eaba3200. DOI: 10.1126/sciadv.aba3200.
Foto: Los genes parásitos saltan sobre los espermatozoides y los óvulos para replicarse en la próxima generación, un proceso que puede devastar un óvulo o un espermatozoide. Foto cortesía: Pexels.
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