Hallan nuevo sistema de modificación de ADN en animales

Los rotíferos, unos pequeños animales de agua dulce, capturaron accidentalmente un gen bacteriano hace 60 millones de años que les permitió introducir una nueva marca epigenética.

Un equipo del Laboratorio de Biología Marina (MBL) ha descubierto esta tercera marca epigenética novedosa en eucariotas, una que anteriormente solo se conocía en bacterias. Este descubrimiento se describe en Nature Communications.

Esta es la primera vez que se demuestra que un gen transferido horizontalmente remodela el sistema regulador de genes en un eucariota: los organismos formados por células con núcleo verdadero.

"Esto es muy inusual y no se ha informado anteriormente", explica Irina Arkhipova, científica senior en el MBL. "Se cree que los genes transferidos horizontalmente son preferentemente genes operativos, no genes reguladores. Es difícil imaginar cómo un solo gen transferido horizontalmente formaría un nuevo sistema regulador, porque los sistemas reguladores existentes ya son muy complicados".

"Es casi increíble", dijo la coautora Irina Yushenova, científica investigadora en el laboratorio de Arkhipova. "Solo trata de imaginarte, en algún lugar atrás en el tiempo, un trozo de ADN bacteriano se fusionó con un trozo de ADN eucariótico. Ambos se unieron en el genoma del rotífero y formaron una enzima funcional. Eso no es tan fácil de hacer, incluso en el laboratorio, y sucedió de forma natural. Y luego esta enzima compuesta creó este increíble sistema regulador, y los rotíferos bdeloides pudieron comenzar a usarlo para controlar todos estos transposones saltarines. Es como magia".

Nuestro ADN tiene el modelo para construir nuestro cuerpo, pero es un documento vivo: las marcas epigenéticas pueden hacer ajustes al diseño. Las marcas epigenéticas son modificaciones en las bases del ADN que no cambian el código genético subyacente, pero "escriben" información adicional encima que se puede heredar junto con su genoma. Las marcas epigenéticas generalmente regulan la expresión génica (activan o desactivan los genes), particularmente durante el desarrollo temprano o cuando su cuerpo está bajo estrés. También pueden suprimir los "genes saltadores", elementos transponibles que amenazan la integridad de su genoma. En humanos y otros eucariotas, se conocen dos marcas epigenéticas principales. En el presente estudio se ha descrito una tercera.

En las dos marcas epigenéticas previamente conocidas en eucariotas, se agrega un grupo metilo a una base de ADN, ya sea citosina o adenina. La marca recién descubierta por el equipo también es una modificación de la citosina, pero con un posicionamiento distintivo similar al de una bacteria del grupo metilo, que esencialmente recapitula los eventos evolutivos de hace más de dos mil millones de años, cuando surgieron las marcas epigenéticas convencionales en los primeros eucariotas.

Estos descubrimientos abren la puerta a nuevas herramientas y direcciones de investigación para investigar la función y la resiliencia del genoma en este sistema de rotíferos.