Parásitos genéticos

Esquemas del trímero de L1ORF1p y de su dominio RRM. Foto: Instituto Max Planck.

Investigadores del Instituto Max Planck han determinado la estructura de la proteína L1ORF1p, que es codificada por un elemento genético parasitario y es responsable de su movilidad por el genoma.

El retrotransposón LINE-1 es un elemento genético móvil que puede replicarse así mismo e insertarse en el ADN cromosómico en diferentes lugares. Por un lado distorsiona la información genética con graves consecuencias para el organismo, pero por otro lado esto da lugar a un tipo de variación genética. Es sabido que la variación genética es un prerrequisito imprescindible para que se dé la evolución biológica.

Ahora el conocimiento de la estructura de la proteína L1ORF1p permitirá saber más sobre el mecanismo de movilización de LINE-1 y quizás proporcione pistas sobre la relación entre retrotransposones y retrovirus, así como su papel en la evolución de animales y humanos.

Además, como aplicación práctica, se podrían explotar los mecanismos del LINE-1 para así insertar información genética en lugares específicos. Esto permitiría el desarrollo de una técnica alternativa a la actual, que es menos específica y peligrosamente basada en retrovirus.

El retrotransposón LINE-1 es un “gen móvil” que se ha multiplicado masivamente en la historia del genoma humano. En la actualidad un 17% de nuestro ADN consiste en secuencias del LINE-1. Este porcentaje representa una enorme proporción del genoma si consideramos que aproximadamente 30.000 proteínas humanas son codificadas por sólo un 5% del ADN.

LINE-1 no solamente se propaga a sí mismo, sino que además es responsable de la integración genética de un millón de secuencias Alu (otro gen parásito). Las secuencias Alu sólo están presentes en los primates más avanzados y ocupan un 10% del genoma. La inserción de las secuencias LINE-1 y Alu es un proceso permanente. Se estima que, en promedio, cada 20 nacimientos se produce la inserción de uno de esos elementos. En consecuencia es raro el gen humano que no ha sido afectado en el pasado por secuencias LINE-1 o Alu.

Es difícil de creer que esta integración masiva de secuencias no haya tenido efectos en la evolución humana. Sin embargo, se conoce muy poco de los mecanismos mediante los cuales operan los retrotransposones.



Oliver Weichenrieder y Elena Khazina, del Instituto Max Planck, planearon estudiar los mecanismos de este sistema y caracterizar las moléculas implicadas. Ahora han logrado caracterizar una de las proteínas que codifica el retrotransposón LINE-1, la denominada L1ORF1p. Esta proteína apoya la transcripción inversa del ARN del LINE-1 en ADN. Este proceso ocurre directamente en el sitio de integración genómico del nuevo elemento LINE-1.

Estos investigadores demuestran que L1ORF1p consiste en tres partes. La primera parte produce una auto-asociación tal que siempre tres moléculas vienen juntas en forma de un trímero. Las otras dos partes son necesarias para unir el ARN de LINE-1. Además identificaron un dominio RRM (RNA Recognition Motif) en el centro de la proteínas. Dominio que también ha sido identificado en otros retrotransposones en una gran variedad de especies vegetales y animales.

La existencia de este dominio en L1ORF1p explica por qué esta proteína se une al ARN de LINE-1 y cómo sucede en detalle.

Este estudio proporciona una nueva perspectiva y una buena base para futuras investigaciones sobre los procesos celulares que explotan los elementos LINE-1 en su propagación, así como para estudiar los mecanismos que están disponibles para que la célula evite la excesiva propagación de retrotransposones.

Cuanto más se estudian los fenómenos genéticos más somos conscientes de la complejidad de los mismos. Las fuentes de variabilidad genética se han incrementado y mecanismos que antes se creían anecdóticos, como la transferencia horizontal, han resultado estar muy generalizados, sobre todo en los microorganismos. Tanto es así que ha hecho a los expertos plantearse si el árbol filogenético de la vida está desdibujado y que en realidad forma más bien una red.

Así como en Física tenemos la Mecánica Newtoniana y la Relativista como modelos de realidad en el que uno engloban al otro, en Genética quizás suceda algo similar en el futuro. Incluso ya se especula con una herencia no basada exclusivamente en el ADN.

http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0809964106