La familia de proteínas conocidas como ‘histonas’ proporcionan apoyo y estructura al ADN; durante años, los científicos han estado dándole vueltas a los ocasionales valores atípicos entre estas histonas, que parecen existir por específicas, pero a menudo misteriosas, razones. Ahora los investigadores han descubierto un propósito para una de las variantes de las histonas: prevenir mutaciones genéticas manteniendo los transposones, tambien llamados “genes saltarines”, en su lugar.
Esta investigación, que tuvo inicio en la Universidad de Rockefeller y fue publicada el pasado 4 de mayo en la revista Nature, revela que un mecanismo básico por el cual la epigenética, o el control de los rasgos heredados a través de medios distintos del ADN, funciona. Debido a la estrecha relación de las histonas con el ADN, los científicos saben desde hace tiempo que estas están con frecuencia involucradas en el control epigenético de los genes. En este caso, una particular variante de la histona parece reducir la probabilidad de cambios potencialmente dañinos en las células madre que, eventualmente, generarán los diversos tipos de tejido que componen a una criatura viviente.
“Se dice que los perfumes buenos vienen en botes pequeños. En ningún otro tema es esto más cierto que en las variantes de histonas. En este estudio encontramos que la variante H3.3, que difiere ligeramente de las histonas H3 estándar, ayuda a prevenir que ciertos elementos genéticos, residuos que se dejan atrás por antiguas infecciones virales, se muevan dentro del genoma“, según afirma el autor del estudio, C. David Allis, profesor y jefe del Laboratorio de Biología y Epigenética de la cromatina. “Este descubrimiento es un añadido importante a nuestro conocimiento, todavía en evolución, de cómo la epigenética trabaja a nivel molecular“.
Las histonas son proteínas que actúan como bobinas para el hilo que es el ADN, lo que le da apoyo y estructura. Las modificaciones químicas a estas histonas pueden cambiar la expresión de genes, haciéndolos más abiertos a la expresión o silenciándolos, al compactar la compleja proteína del ADN. H3.3 varía del H3 regular sólo por unos pocos aminoácidos. Sin embargo, ya que está presente en todo el reino animal, los científicos sospechan desde hace tiempo que la H3.3 tiene una función biológica específica.
Los autores del estudio Simon Elsasser y Laura Banaszyński, ambos estuvieron trabajando con la H3.3 en el laboratorio de Allis en el Rockefeller hace tiempo y desde entonces han pasado a otras instituciones, empezando a buscar en aquellos lugares en los que se estudiara el genoma del ratón, donde la H3.3 se depositara en las células madre. El Dr. Elsasser comenzó el proyecto como estudiante graduado en el laboratorio de Allis y continuó como un post-doctorado en el Laboratorio de Biología Molecular MRC, en Reino Unido. Actualmente es profesor asistente en el Instituto Karolinska de Suecia. Tenía la idea de buscar la H3.3 en secuencias repetitivas; sin embargo, las repeticiones son filtradas, normalmente, en los estudio de todo el genoma. Por ello Elsasser desarrolló un nuevo enfoque para obtener esta información.
De los resultados surgió un patrón: la H3.3 apareció en cierto tipo de secuencia repetitiva, los retrotransposones, que son restos de infecciones virales antiguas. A diferencia de sus virus ancestrales, retrotransposones se encuentran atrapados en el genoma del huésped, pero todavía pueden copiarse a sí mismos y saltar a nuevos lugares dentro de ella. A veces, la evolución encuentra un uso para ellos. Por ejemplo, el código de genes de retrotransposones derivados de las proteínas necesarias para la placenta de los mamíferos. Pero cuando los retrotransposones saltan también pueden causar mutaciones nocivas.
Antes de realizar este estudio, los científicos ya sabían que las células madre de ratones mantienen la mayor parte del genoma accesible, manteniendo una cubierta en los retrotransposones y etiquetándolos con marcadores químicos que contienen tres grupos de metilo en la histona H3. Los primeros experimentos realizados por Banaszynski, determinaron que la H3.3 es necesaria para la colocación de las marcas supresoras de ‘trimetilación’. “Al eliminar las proteínas responsables de la situar la H3.3 en la cromatina, o al eliminar la H3.3 por completo, podemos confirmar que la trimetilación depende de la H3.3”, afirmó Banaszynski, quien actualmente es profesora en la Universidad de Texas Southwestern Medical Center.
“Además, vimos que los retrotransposones se volvieron más activos en las células sin H3.3 y, en estas células, vimos anomalías cromosómicas. Podría ser que silenciando los retrotransposones, la H3.3 evitaría estas anomalías. Por otro lado, no podemos eliminar la posibilidad de que la pérdida de la H3.3 diera lugar a la inestabilidad genómica por otros motivos“, comentó Elsasser.
Según Banaszynski, aunque los tipos de retrotransposones que se estudiaron en estos experimentos no están activos en los seres humanos, es probable que las células madre humanas utilicen la H3.3 para mantener alguna otra variedad de ‘genes saltarines’ en su lugar.
Concluyen afirmando que esta investigación tiene implicaciones más allá de la epigenética, y es que “este estudio también apunta a una pregunta fascinante para la biología: ¿Cómo equlibran las células el beneficio potencial evolutivo de los elementos móviles, como son los retrotransposones, con la necesidad de silenciarlos con el fin de mantener el genoma?“.
..Amaya Lujambio
