MADRID 7 Mar. (EUROPA PRESS) -
Los transposones, o "genes saltarines" -segmentos de ADN que pueden moverse de una parte del genoma a otra- son clave para la evolución bacteriana y el desarrollo de la resistencia a los antibióticos, según un trabajo de investigadores de la Universidad de Cornell (Estados Unidos). Estos han descubierto un nuevo mecanismo que estos genes utilizan para sobrevivir y propagarse en bacterias con ADN lineal, con aplicaciones en biotecnología y desarrollo de fármacos.
En un artículo publicado en 'Science', los investigadores muestran que los transposones pueden dirigirse e insertarse en los extremos de los cromosomas lineales, llamados telómeros, dentro de su huésped bacteriano. En Streptomyces, históricamente una de las bacterias más importantes para el desarrollo de antibióticos, descubrieron que los transposones controlaban los telómeros en casi un tercio de los cromosomas.
"Esto es una parte importante de su biología", recalca el autor principal Joseph Peters , profesor de microbiología. "Las bacterias son como estos pequeños manitas. Siempre están recolectando estos fragmentos móviles de ADN y están creando nuevas funciones todo el tiempo; todo en la resistencia a los antibióticos tiene que ver con elementos genéticos móviles y casi siempre con transposones que pueden moverse entre bacterias".
Con algunas tecnologías que no estaban disponibles hace cinco años, los investigadores identificaron varias familias de transposones en cianobacterias y Streptomyces que, utilizando diferentes mecanismos, pueden encontrar e insertarse en el telómero, con beneficios para el transposón y su huésped bacteriano. Por un lado, la inserción en el extremo del cromosoma ayuda al transposón a evitar los genes para el funcionamiento básico de la célula, que residen en el medio de los cromosomas; los transposones que pueden apuntar a los extremos tienen menos probabilidades de interrumpir una función esencial o causar la muerte celular.
"Si se pudiera apuntar al extremo, sería menos probable que se eliminara algo que el huésped desea, y luego estos extremos, mediante diversos sistemas, se transfieren entre células", relaciona Peters. "Para que cualquier elemento sobreviva (un transposón, una bacteria), realmente necesita poder hacer esas dos cosas: no debe causar demasiado daño y necesita una forma de trasladarse a nuevos huéspedes. Al insertarse en los telómeros, pueden hacer ambas cosas".
Se han encontrado transposones agrupados en los extremos de los cromosomas en células eucariotas, pero esta es la primera vez que se documenta en bacterias con cromosomas lineales, y los investigadores descubrieron que los transposones bacterianos (a diferencia de los eucariotas) utilizan mecanismos únicos para controlar los telómeros.
Los transposones suelen estar flanqueados por secuencias de unión a proteínas que indican dónde se debe cortar el elemento de ADN y moverlo a una nueva ubicación. En Streptomyces, los investigadores observaron que los transposones en los telómeros eran unilaterales, con una secuencia de transposón tradicional en un extremo y el otro extremo siendo el telómero. Esto permite que el transposón sea funcionalmente el telómero, lo que lo hace esencial para la célula en general. "Lo que les permite hacer es volverse esenciales para el huésped, porque ahora controlan el telómero, y si el elemento se eliminara junto con este sistema, el huésped moriría", incide Peters.
Los investigadores encontraron una subfamilia de transposones que se dirigían a los telómeros y que se apropiaban de un sistema CRISPR (que normalmente utilizan las bacterias para defenderse de los virus) para dirigirse a los extremos de los cromosomas e insertarse en ellos. Este proceso es una confirmación más de una investigación previa en el laboratorio de Peters que encontró transposones que utilizaban sistemas CRISPR para moverse por los genomas, lo que abre la posibilidad de una nueva herramienta de edición genética que permitiría insertar secciones de ADN más grandes que el CRISPR-Cas9, ampliamente utilizado en la actualidad.
"Los transposones siguen apoderándose de estos sistemas y cooptándolos de distintas maneras", cuenta Peters. "En este artículo, explicamos uno nuevo de estos elementos utilizando un sistema CRISPR-Cas para dirigirse a los telómeros".
Los conocimientos adquiridos -especialmente sobre Streptomyces, que es difícil de manipular en el laboratorio y es responsable del descubrimiento de muchos de nuestros antibióticos- podrían resultar útiles para el desarrollo de fármacos, ya que los transposones impulsan la evolución bacteriana y pueden orientar a los investigadores hacia nuevos antibióticos y otros productos útiles codificados en estos transposones.
"La mayor parte de la vida en el planeta está formada por microbios, y en concreto por bacterias", afirma Peters. "Queremos entender cómo funcionan estos organismos vivos, pero también queremos ver cómo podemos utilizar estos sistemas para mejorar la humanidad".
