Un ser humano, una anémona marina y una ameba del suelo parecen organismos completamente distintos. Sin embargo, en el interior de sus células utilizan prácticamente las mismas instrucciones moleculares para activar los genes.

Ese lenguaje común se habría mantenido casi intacto durante unos 2.000 millones de años. El sistema que permite apagar genes, en cambio, no siguió un único camino: cada rama de la vida desarrolló su propia combinación de herramientas para mantener bajo control ciertas regiones del ADN.

La conclusión surge del mayor estudio comparativo realizado hasta ahora sobre la regulación de los genomas eucariotas. El trabajo, liderado por el Centro de Regulación Genómica de Barcelona y publicado en Nature Genetics, analizó doce modificaciones de histonas en doce especies pertenecientes a ramas muy diferentes del árbol de la vida.

Las células no leen todo el ADN al mismo tiempo

El ADN de una célula contiene miles de genes, pero no todos deben permanecer activos. Una neurona y una célula del hígado comparten prácticamente el mismo genoma, aunque utilizan instrucciones diferentes para cumplir sus funciones.

Para controlar qué fragmentos se leen, el ADN se enrolla alrededor de proteínas llamadas histonas. Sobre ellas se colocan pequeñas marcas químicas que funcionan como señales: algunas indican que una región debe permanecer accesible y otras ordenan mantenerla cerrada.

Este sistema, conocido como regulación de la cromatina, resulta esencial para el funcionamiento celular. Cuando falla, puede alterar la expresión de los genes y contribuir al desarrollo de distintas enfermedades, incluido el cáncer.

Hasta ahora, casi todo lo que se sabía sobre estas marcas procedía de unas pocas especies utilizadas habitualmente en los laboratorios, como humanos, ratones, moscas, levaduras y la planta Arabidopsis. La mayor parte de la diversidad eucariota nunca había sido examinada con el mismo nivel de detalle.

El código para activar genes sobrevivió 2.000 millones de años

Los investigadores estudiaron amebas, algas, hongos, plantas, organismos unicelulares y una anémona de mar. Algunas de estas especies nunca habían tenido su cromatina cartografiada.

Al comparar los resultados, encontraron que la firma química asociada con los genes activos era casi idéntica en todos los organismos. Las marcas aparecían alrededor del punto donde comienza la lectura del gen y a lo largo de la región que contiene sus instrucciones.

Esto indica que la vida conservó una fórmula muy eficaz para activar genes desde el último ancestro común de los eucariotas, un organismo unicelular del que descienden los animales, las plantas, los hongos y los protistas actuales.

El silenciamiento mostró el patrón contrario. Algunas especies utilizan una marca para apagar genes que no necesitan y otra diferente para contener elementos transponibles. En otros organismos, esas señales se superponen sobre las mismas regiones.

El caso más sorprendente apareció en la ameba Acanthamoeba castellanii: una modificación química que en los animales suele relacionarse con la activación genética había sido reutilizada para silenciar regiones del ADN.

Una batalla contra los genes que saltan por el genoma

Los autores creen que esta diversidad podría ser consecuencia de un antiguo conflicto entre los organismos y el ADN parásito que contienen.

Los elementos transponibles, también llamados “genes saltarines”, son secuencias capaces de copiarse e insertarse en nuevos lugares del genoma. Algunos desplazamientos son inofensivos, pero otros pueden interrumpir genes importantes o provocar daños celulares.

En los seres humanos, estas secuencias representan aproximadamente la mitad del ADN. Las células necesitan mantenerlas silenciadas, pero los transposones también evolucionan y encuentran nuevas formas de escapar de los mecanismos que los reprimen.

Después de cientos de millones de años de esta carrera evolutiva, cada linaje terminó creando su propia caja de herramientas para apagar el ADN peligroso.

Para realizar el estudio, el equipo desarrolló iChIP2, una técnica que etiqueta la cromatina de distintas especies mediante códigos de barras moleculares y permite analizarla en un único experimento utilizando cantidades muy pequeñas de material.

El método podría complementar proyectos internacionales que están secuenciando miles de genomas. Conocer las letras del ADN permite descubrir qué instrucciones contiene un organismo; estudiar su cromatina revela cuáles utiliza, cuáles ignora y cómo consiguió mantenerlas bajo control durante millones de años.

Fuente: Sinc.

Macarena