MADRID 21 Jul. (EUROPA PRESS) -
Un nuevo estudio internacional sugiere que el ADN viral antiguo incrustado en nuestro genoma, que durante mucho tiempo se descartó como "basura genética", podría desempeñar un papel importante en la regulación de la expresión génica.
Centrándose en una familia de secuencias llamada MER11, investigadores de Japón, China, Canadá y Estados Unidos, dirigidos por la Universidad de Kioto (Japón) han demostrado que estos elementos han evolucionado para influir en la activación y desactivación de los genes, especialmente en las primeras etapas del desarrollo humano.
Tal y como se recoge en un artículo publicado en 'Science Advance', los elementos transponibles (ET) son secuencias repetitivas de ADN en el genoma que se originaron a partir de virus antiguos. A lo largo de millones de años, se propagaron por todo el genoma mediante mecanismos de copia y pegado.
Hoy en día, los ET constituyen casi la mitad del genoma humano. Si bien antes se creía que no tenían ninguna función útil, investigaciones recientes han descubierto que algunos de ellos actúan como "interruptores genéticos", controlando la actividad de genes cercanos en tipos celulares específicos.
Sin embargo, debido a que los ET son altamente repetitivos y a menudo casi idénticos en secuencia, pueden ser difíciles de estudiar. En particular, las familias de ET más jóvenes, como MER11, han sido mal categorizadas en las bases de datos genómicas existentes, lo que limita nuestra capacidad para comprender su función.
Para solucionar esto, los investigadores desarrollaron un nuevo método de clasificación de los TE. En lugar de utilizar herramientas de anotación estándar, agruparon las secuencias de MER11 según sus relaciones evolutivas y su grado de conservación en los genomas de primates. Este nuevo enfoque les permitió dividir MER11A/B/C en cuatro subfamilias distintas, de MER11_G1 a G4, de mayor a menor.
Esta nueva clasificación reveló patrones previamente ocultos de potencial regulador génico. Los investigadores compararon las nuevas subfamilias MER11 con diversos marcadores epigenéticos, que son etiquetas químicas en el ADN y proteínas asociadas que influyen en la actividad génica. Esto demostró que esta nueva clasificación se ajustaba mejor a la función reguladora real en comparación con los métodos anteriores.
Para comprobar directamente si las secuencias de MER11 pueden controlar la expresión génica, el equipo empleó una técnica llamada lentiMPRA (ensayo lentiviral masivo de reporteros paralelos).
Este método permite analizar miles de secuencias de ADN simultáneamente insertándolas en células y midiendo el grado en que cada una potencia la actividad génica. Los investigadores aplicaron este método a casi 7000 secuencias de MER11 de humanos y otros primates, y midieron sus efectos en células madre humanas y células neuronales en fase inicial.
Los resultados mostraron que MER11_G4 (la subfamilia más joven) exhibió una fuerte capacidad para activar la expresión génica. También presentó un conjunto distintivo de "motivos" reguladores, que son tramos cortos de ADN que sirven como puntos de acoplamiento para los factores de transcripción, las proteínas que controlan la activación de los genes. Estos motivos pueden influir significativamente en la respuesta de los genes a señales de desarrollo o ambientales.
Análisis posteriores revelaron que las secuencias MER11_G4 en humanos, chimpancés y macacos acumularon cambios ligeramente diferentes a lo largo del tiempo. En humanos y chimpancés, algunas secuencias presentaron mutaciones que podrían aumentar su potencial regulador durante la replicación en células madre humanas.
El MER11_G4 joven se une a un conjunto específico de factores de transcripción, lo que indica que este grupo adquirió diferentes funciones reguladoras mediante cambios en la secuencia y contribuye a la especiación, explican los investigadores.
El estudio ofrece un modelo para comprender cómo el ADN "basura" puede evolucionar hacia elementos reguladores con importantes funciones biológicas. Al rastrear la evolución de estas secuencias y analizar directamente su función, los investigadores han demostrado cómo el ADN viral antiguo ha sido cooptado para influir en la actividad génica en primates.
