Un estudio recientemente realizado en colaboración con la Universidad Johns Hopkins ha centrado sus esfuerzos en la familia de transposones IS21, proporcionando información fundamental para entender la regulación de la transposición del ADN.
Los seres vivos transfieren su información genética de células madres a hijas, transmitiendo esta información a través de las generaciones. Sin embargo, en la década de 1950, la científica Barbara McClintock realizó una revolucionaria revelación en la biología: la información genética también puede transferirse horizontalmente entre diferentes individuos e incluso especies. Aunque esta idea fue metida en controversia en su momento, McClintock fue reconocida con un Premio Nobel en Medicina y Fisiología tres décadas después.
Actualmente, los científicos comprenden que existen varios sistemas que participan en la transmisión horizontal de la información genética. Entre ellos, los transposones, también conocidos como «genes saltarines», son los elementos más numerosos implicados en este proceso.
Los transposones son secuencias de ADN que tienen la capacidad de moverse entre diferentes moléculas de ácido nucleico. Se encuentran en casi todos los organismos y a menudo representan un alto porcentaje del genoma. Gracias a su actividad y prevalencia, los transposones han jugado un papel crucial en la evolución y generación de la diversidad genética. También han contribuido a la propagación de genes de resistencia a antibióticos y la aparición de bacterias multirresistentes.
En los humanos, se estima que aproximadamente el 50% del genoma está formado por transposones o secuencias derivadas de ellos. Se han relacionado con procesos como la plasticidad neuronal y enfermedades como la esquizofrenia y el cáncer. Estos elementos móviles también se utilizan como herramientas biotecnológicas y están exhibiendo un gran potencial en la edición genética.
Las transposasas, las proteínas responsables de la movilización de los transposones, deben estar altamente reguladas para prevenir la ruptura del ADN y las recombinaciones cromosómicas que podrían tener consecuencias potencialmente letales. En algunos casos, la actividad de las transposasas está regulada por proteínas presentes en la célula huésped. En otros, existen factores específicos codificados en el propio transposón que controlan esta actividad. A pesar de que este proceso ha sido objeto de estudio durante décadas, todavía existen grandes interrogantes acerca de su regulación a nivel molecular.
En un avance significativo en la regulación del ADN, un equipo liderado por el investigador Ernesto Arias del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CSIC), utilizó técnicas avanzadas de criomicroscopía electrónica combinadas con ensayos bioquímicos y funcionales. Demostraron que una proteína de la superfamilia de ATPasas AAA+, llamada IstB, forma un complejo para unir y mantener el ADN diana en una configuración altamente específica.
“Esta estructura es esencial para posicionar correctamente la transposasa en el sitio de inserción”, indica Álvaro de la Gándara, el primer autor del estudio. “Además, la interacción entre las dos proteínas provoca un gran cambio conformacional en la transposasa que desencadena su activación y la reacción de transposición”.
Estos descubrimientos ofrecen nuevas perspectivas sobre cómo los reguladores de la superfamilia AAA+, como los encontrados en sistemas clásicos como Tn7, Mu y transposones asociados CRISPR, controlan la remodelación del ADN y la activación de sus respectivas transposasas.
“Los resultados de esta investigación ofrecen una visión detallada sobre la regulación de las transposasas, una pregunta fundamental que ha intrigado a los científicos durante mucho tiempo”, explica Ernesto Arias, coautor del estudio. “Además de mejorar nuestra comprensión de la transposición del ADN, este trabajo tiene el potencial de impulsar nuevas investigaciones y aplicaciones en campos como la biotecnología, la ingeniería genética y la biomedicina”.
El estudio tiene amplias implicaciones para entender mejor fenómenos como la generación de inestabilidad genómica o la propagación de la resistencia a los antibióticos. Subraya la importancia de estudiar los mecanismos moleculares implicados en el control de funciones celulares esenciales.
Referencia científica:
Álvaro de la Gándara, Ernesto Arias. Molecular basis for transposase activation by a dedicated AAA+ ATPase. Nature. DOI: doi.org/10.1038/s41586-024-07550-6
Fuente: CSIC
