Hasta hace poco se creía que todas las células de una persona tenían la misma secuencia de ADN. Sin embargo, debido a la presencia de secuencias repetitivas (fragmentos cortos de ADN) que son capaces de “saltar” y moverse de un lado a otro de nuestro genoma, de una célula a otra habrá diferencias significativas en cuanto al número y distribución de estas secuencias.
Los científicos las llaman “secuencias parásitas”, puesto que proceden de retrovirus que nos infectaron hace millones de años, y transmitieron su ADN al nuestro, como hacen siempre que infectan una célula. Algunas de estas secuencias de virus se quedaron en nuestro genoma, como vestigios de antiguas infecciones.
Más del 50% del nuestro genoma está compuesto por secuencias repetitivas (llamadas LINE1s y Retrovirus endógenos, entre otras) derivadas de virus y otros elementos cuya función era desconocida.
Por esta razón, cuando se secuenció el genoma en el año 2000, se consideraron ADN “Basura”. Ahora, sabemos que esas secuencias “basura” pueden “saltar” en nuestro genoma, y moverse de una región a otra (por eso se les llamó “Genes Saltarines”).
Los elementos móviles constituyen gran parte de los genomas eucariotas y han desarrollado un papel esencial en su evolución. Pero también pueden tener consecuencias muy nocivas para nuestras células, ya que pueden interrumpir genes necesarios para el funcionamiento normal de la célula y dar lugar a enfermedades.
De hecho, se ha visto que algunos cánceres de colon son causados por el “salto” de una de estas secuencias en el interior de genes supresores de tumores y también se ha visto involucrado en enfermedades como la esquizofrenia y la hemofilia.
De la misma manera que las células tienen mecanismos de defensa contra los virus, también los tienen para mantener silenciadas estas regiones repetitivas, de manera que no sean nocivas. Al igual que los virus de los que proceden, estas secuencias han evolucionado para superar esos mecanismos de defensa de la célula, y viceversa, en una batalla que se remonta a hace millones de años, y que continúa activa a día de hoy.
Utilizando células madre embrionarias de ratón, el investigador salmantino Lorenzo de la Rica del equipo del doctor Miguel Branco (Universidad Queen Mary de Londres, Reino Unido) ha descubierto que unas proteínas clave en la regulación epigenética llamadas TET (ten-eleven translocation proteins) están altamente enriquecidas en las regiones repetitivas LINE1. Este trabajo fue publicado el pasado viernes 18 de noviembre en la prestigiosa revista científica Genome Biology.
En condiciones normales, las enzimas TETs se unen al ADN y modifican la estructura tridimensional de los genes inactivos favoreciendo su expresión. El equipo de la universidad Queen Mary descubrió que pese a la presencia de estas enzimas TETs, en las regiones promotoras de los genes con secuencias LINE1, los niveles de expresión no se activaban, debido a mecanismos adicionales por los que las células han evolucionado para combatir estas nocivas regiones. Estos mecanismos son la interacción de las enzimas TETs (activadoras), con otras proteínas represoras (SIN3a) que compensan la acción activadora en LINE1s. De esta forma, las células mantienen un “balance de fuerzas” y se convierte a las enzimas TET en un andamio sobre el que fuerzas activadoras y represoras mantienen un equilibrio, evitando la activación excesiva de estas nocivas secuencias parasíticas.
La importancia evolutiva de este mecanismo se pone de manifiesto al observar que no sólo se da en ratón sino que, tal y como los doctores de la Rica y Branco han descubierto, también está presente en células madre embrionarias humanas. Los investigadores detectaron la presencia de enzimas TETs, Sin3a y productos derivados de la oxidación del ADN en los LINE1s de las células madre humanas.
Por medio de técnicas de biología molecular como la inactivación de genes (knock out), y de secuenciación masiva de ADN, los investigadores han sido capaces de descubrir nuevas funciones para esta familia de proteínas (TET), en el contexto de las secuencias repetitivas, y la batalla evolutiva entre el huésped (nuestras células), y el invasor (las secuencias repetitivas).
Este trabajo ha sido publicado en la prestigiosa revista Genome Biology, una de las revistas líderes en el campo de la genómica, y es accesible sin necesidad de pago ya que está publicado bajo la premisa “open Access”. El trabajo ha sido financiado por el Wellcome Trust y por una beca Marie Curie de la Comunidad Europea.
El científico salmantino
El doctor Lorenzo de la Rica nació en Salamanca y obtuvo la licenciatura de Biología y Bioquímica por la Universidad de esa ciudad. Realizó una estancia de investigación de un año gracias a una beca de Colaboración del Ministerio de Educación, en el Centro de Investigación del Cáncer, en el laboratorio del doctor Rogelio González Sarmiento.
Posteriormente, y gracias a una beca de la Fundación “La Caixa”, realizó un máster en «Investigación, Desarrollo y Control de Medicamentos» de la Universitat de Barcelona. Seguidamente, realizó su tesis en el Laboratorio de Cromatina y Enfermedad, bajo la dirección del doctor Esteban Ballestar, en el Programa de Epigenética y Biología del Cáncer del IDIBELL (Barcelona). Como resultado de esa tesis, centrada en el estudio de las enfermedades autoinmunes, se publicaron 7 artículos y 2 capítulos de libro.
Lorenzo de la Rica obtuvo una prestigiosa beca Marie Curie de la Comisión Europea para realizar sus investigaciones postdoctorales en el laboratorio del doctor Miguel Branco, en la universidad Queen Mary, en Londres (Reino Unido) de donde se deriva el artículo recientemente publicado.
Actualmente, trabaja en la Royal Society, una sociedad científica con 360 años de historia centrada en promover la importancia de la ciencia y en la financiación de los científicos más brillantes. Con un presupuesto de más de 60 millones de libras, esta fundación financia a los futuros líderes científicos, así como a científicos establecidos y líderes mundiales. El doctor Lorenzo de la Rica se encarga de la gestión de los programas de becas más “seniors”, como las prestigiosas “Cátedras de la Royal Society”.
