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19/10/08

Alus y exones: las increíbles frases saltantes

El paradigma central de la biología molecular está constituido por el flujo de información DNA --> RNA --> Proteína. Este es el mecanismo básico por el que funciona la totalidad de los seres vivos de nuestro planeta. El DNA, inamovible e intocable, sirve de molde para el RNA, que sale del núcleo y genera proteínas. Un gen, un RNA, una proteína. Al menos, así era al principio. Cada década de investigación añade alguna "varicación", alguna "actualización" al paradigma.

En la entrada de hoy pasaremos por algunas de estas actualizaciones que nos llevarán hasta las secuencias Alu y su papel sibarita en la evolución de los primates , por tanto, de nosotros mismos.


Exones o what really matters
Los genes no son tiras largas y continuas de información. El RNA copiado a partir de ellos sufre un "procesado" antes de salir del núcleo. Hay partes de los genes que se quedan en el núcleo (los intrones). La parte del RNA que sí se traducirá a proteína, los exones, son empalmados mediante el proceso conocido como splicing.

Se conocen ya muchas de las secuencias que dicen cuando empieza y acaba un exón. Son las señales de splicing, que les dicen a las proteínas que procesan el RNA por dónde deben cortar y pegar.


Ravidreams. Wikimedia commons

Forluvoft. Wikimedia commons

Splicing alterntaivo o variaciones sobre un mismo tema
Muchas veces los genes presentan "exones alternativos". La maquinaria de procesado del RNA puede "elegir" entre poner entre el exón 2 y 4, por ejemplo, el exón 3a o el 3b. El RNA resultante es diferente según qué exón se halla puesto (estas diferencias pueden ser sutiles o verdaderamente espectaculares). Así, un gen suele codificar para más de una versión de una proteína.

Hoffmeier. Wikimedia commons

Transposones o genes con hiperactividad
La visionaria premio Nobel de Medicina Barbara McClintock postuló la existencia de elementos móviles en el genoma, trozos de DNA que no saben quedarse en su sitio y van saltando de un lugar a otro. El postulado de McClintock gana en espectacularidad si se tiene en cuenta que fue publicado en la década de 1940, antes de saber, incluso, cómo era la estructura del DNA.

Estos elementos móviles reciben el nombre de transposones. Cuando un transposón se mueve puede insertarse en un lugar del DNA en el que no hay información relevante; puede insertarse dentro de un gen, cambiándolo totalmente; insertarse en las secuencias reguladoras, cambiando el dónde, cómo y cuándo se expresará el gen que regulan; a veces, cuando vuelven a saltar se llevan trozos de genes con ellos... unas secuencias muy simpáticas, como podéis apreciar.

Las secuencias Alu. Con nosotros desde que somos primates
Hace 65 millones de años se dio un proceso de transposición que acabó generando unas secuencias presentes en todos los primates, denominadas secuencias Alu. En los humanos hay más de un millón de copias de esta pequeña secuencia de 300 pbs (pares de bases, las famosas 4 letras del DNA). Imaginaos el cacao que puede representar tener un millón de pequeños "gamberros" moviéndose por el genoma.

Alu mejor tienen algo que ver con los exones

Hasta el 2002 se consideraba que las secuencias Alu sólo eran pequeñas secuencias capaces de fastidiarla disrumpiendo el funcionamiento "normal" de nuestro DNA. A partir de ese año (Gracias a trabajos como el de Sorek y compañía) las cosas empezaron a cambiar ya que se detectaron señales de splicing en estas secuencias.

Esto implicada que cuando una secuencia Alu se inserta en medio de un gen puede generar un exón, normalmente alternativo, que puede ser incorporado a determinadas versiones de la proteína, modificando, quizás, su funcionalidad. Así, los Alus dejaron de ser simples molestias, ya que parecía incluso que podrían haber jugado un papel relevante en la evolución de los primates.


Wikimedia commons

El artículo que nos ocupa. Alus sibaritas
En un reciente artículo libre de PLoS, firmado por Lan Lin y colaboradores, se estudia precisamente este papel de los Alus como generadores de exones.

Lo primero que cabe destacar del artículo, investigación aparte, es que está escrito con un estilo alejado del estereotipo jeroglífico. Lo segundo, que está repleto de citas a otros artículos libres, lo que facilita la búsqueda de información. La ciencia se globaliza.

Los Alu-exones parecían ser exclusivos de formas minoritarias de las proteínas. Esto podría representar un mecanismo evolutivo de "protección" frente a los Alu-exones: si me entra un Alu-exón en un gen, puedo minimizar su impacto reduciendo la cantidad de RNA que lo contendrá.

Sin embargo, en este artículo, se estudió la posibilidad que los Alu-exones sean sibaritas y no les guste, por ejemplo, el hígado, expresándose, digamos, sólo en neuronas. Es decir, sean específicos de tejido. Y parece que en ciertos casos es así: los Alu-exones determinan la expresión de su "variante" en unos tejidos y no en otros, con lo que su papel en la evolución sería aún mayor de lo que se creía.

En el artículo se realizan, además, comparativas filogenéticas de cambios en las secuencias de Alu-exones y exones normales de diferentes primates, viendo que los que tienen su origen en Alu presentan una mayor tasa de mutaciones.

Para rematar esta información, estudian si los Alus de los que que derivan los Alu-exones son secuencias Alu-J (las más antiguas) o Alu-S (de "mediana edad"). Sus resultados indican que la mayoría de estos Alu-exones provienen de las Alu-J, es decir, de los Alus que más tiempo llevan entre los primates.

Quiero destacar que los dos últimos puntos de resultados se han realizado utilizando herramientas bioinformáticas al alcance de todos nosotros (Como el BLAST que utilizamos en la entrada Magnetocepción: azul eléctrico y azul magnético). Quizás en un futuro no muy lejano podamos publicar algún artículo por nuestra cuenta... mmm. ¿Alguien se apunta?

2 comentarios:

José Antonio Garrido dijo...

Salva, muy buena entrada. No tengo nada que añadir al contenido. Lo has explicado muy bien.

Sólo un apunte a uno de tus comentarios. Dices que "la ciencia se globaliza" y siento que lo dices con un tono que denota excepción. Es decir, que el hecho del que aquí hablas -artículos libres de carga económica- lo presentas como un acontecimiento "extraño". La verdad es que conozco este mundillo y, lo peor, es que creo que tienes razón. Pero estoy seguro de que algún día todo esto cambiará. Algún día, los gobiernos y demás órganos, públicos y privados, que financian la investigación exigirán que todo lo obtenido con ese dinero sea de dominio público, y no sólo me refiero al conocimiento generado, sino incluso al artículo en el que éste se encuentra.

Un abrazo.

Salva dijo...

Gracias por tu comentario, José Antonio.

La verdad es que además del tono de excepcionalidad quería darle un tono de grata sorpresa, de alegría. No sólo por la accesibilidad gratuita, si no también por su accesibilidad de lectura. El único escollo, quizás, el inglés.

Esperemos que se cumpla tu vaticionio, aunque veo difícil que la empresa privada quiera perder una de sus principales motivos para financiar la investigación: las patentes y su exigido "secreto de sumario".

Pero, bueno, todo se andará. De momento alegrémonos de que podamos comentar y ofreceros un artículo como este de manera gratuita, gracias a la iniciativa PLoS.

Un saludo.