En nuestras células hay mucho más material de ADN que solo nuestro acervo genético. Por ejemplo, los “transposones” también se mueven libremente por el genoma. Hasta ahora no estaba clara la utilidad de este “ADN egoísta”. Pero ahora resulta que estos elementos del ADN desempeñan un papel crucial en el desarrollo humano temprano. Sin transposones, no hay vida posible.
Este hallazgo (que lo puedes leer aquí) pone en evidencia nuestros conocimientos previos sobre estos misteriosos fragmentos de ADN. “A menudo se considera que los transposones son una especie de virus que secuestran nuestras células para propagarse”, afirma Miguel Ramalho-Santos, investigador principal del Instituto de Investigación Lunenfeld-Tanenbaum (LTRI) de Toronto. “Pero lo que ahora hemos descubierto es que estos elementos no son meros parásitos en nuestro genoma, sino que en realidad son esenciales para el desarrollo temprano de humanos y animales”. Los transposones desempeñan un papel clave en el desarrollo de las células embrionarias humanas. Sin transposones, las células retroceden a estadios anteriores y el crecimiento se estanca.
Transposones LINE-1
Los investigadores se centraron principalmente en un grupo específico de transposones conocido como LINE-1, o Elemento Nuclear Intercalado Largo-1. Estos elementos LINE-1 constituyen alrededor del 20 % de todo nuestro material genético, mientras que nuestros propios genes representan menos del 2 % del genoma. Lo que hace tan especiales a los elementos LINE-1 es que son capaces de replicarse e insertarse en nuevos lugares del genoma. Debido a su tendencia a alterar la función de los genes, a menudo se les denomina “ADN egoísta”.
Hasta hace poco, se suponía que estos elementos eran principalmente perjudiciales porque contribuyen a enfermedades como la hemofilia, los trastornos neurológicos y el cáncer. Pero el estudio de la investigadora Juan Zhang reveló algo nuevo: en las primeras etapas de un embrión, los elementos LINE-1 son sorprendentemente activos. Esto plantea la cuestión de por qué este ADN “peligroso” se activa precisamente en esta fase tan delicada del desarrollo.
¿Qué ocurre cuando se desactiva LINE-1?
Para resolver este enigma, Zhang decidió inhibir la expresión de LINE-1 en células madre embrionarias humanas cultivadas. ¿El resultado? Las células volvieron a una fase de desarrollo más primitiva: la fase de ocho células, en la que las ocho células siguen siendo idénticas y “totipotentes”. Esto significa que tienen potencial para convertirse en embriones y placentas. Después de esta fase, las células madre embrionarias aún pueden formar todas las células fetales, pero su capacidad para contribuir a la placenta disminuye drásticamente.
Un papel inesperado
Otros experimentos demostraron que los mensajes de ARN de LINE-1 actúan como una especie de esqueleto que organiza el ADN en el espacio tridimensional del núcleo celular. Esto permite que el cromosoma 19 (en el que se encuentran genes importantes para la fase de ocho células) se desplace a una parte del núcleo celular donde los genes están silenciados. Así, los elementos LINE-1 permiten al embrión seguir desarrollándose hacia la siguiente etapa sin problemas. “Nuestros resultados demuestran que LINE-1 regula la expresión génica en un momento crucial del desarrollo, justo cuando el embrión empieza a especializar sus células hacia distintas funciones. No se trata de un acontecimiento aleatorio, sino de un mecanismo evolutivo crucial”, explica Zhang.
Lo que hace que este descubrimiento sea aún más sorprendente es que los elementos LINE-1 no juegan aquí su truco habitual de saltar por el genoma para causar mutaciones dañinas en passant. Por el contrario, favorecen el desarrollo embrionario normal.
Descubrimientos revolucionarios
Esta investigación fundamental tiene importantes implicaciones para los tratamientos de fertilidad y el uso de células madre en medicina regenerativa. También abre la puerta a nuevas investigaciones sobre el papel de LINE-1 en enfermedades como los trastornos neurológicos y el cáncer. Anne-Claude Gingras, Directora del LTRI, resume bien la importancia de este descubrimiento: “Esta investigación demuestra lo mucho que podemos aprender sobre el desarrollo humano y el papel de estos enigmáticos elementos del ADN. Las funciones de los transposones apenas están empezando a penetrar en el mundo de la medicina. Así que se trata de conocimientos pioneros sobre biología humana”.
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