Nova llum sobre el mecanisme de manteniment de telòmers a la mosca <em>Drosophila</em>

Els telòmers són seqüències repetitives d’ADN que es localitzen al final dels cromosomes i, normalment, s’escurcen cada vegada que una cèl·lula es divideix. Intervenen en l’estabilitat del genoma i en el bon funcionament de la divisió cel·lular. En la majoria d’organismes animals la reconstrucció dels telòmers depèn de l’enzim telomerassa, però a la mosca Drosophila aquesta funció la realitzen dos retrotransposons (elements mòbils que es desplacen d’un lloc a un altre del genoma), sent aquesta l’única excepció coneguda fins el moment. La sorpresa fou descobrir que els retrotransposons fossin els responsables d’una funció tan important de la vida cel·lular, ja que aquests elements han estat considerats, i encara avui ho són, “ADN escombraries” pel fet de no tenir, aparentment, cap funció. Des de llavors, buscar nous retrotransposons en espècies similars a Drosophila melanogaster i entendre com funciona el mecanisme de retrostrasposons són qüestions pendents de la biologia del desenvolupament. Un estudi realitzat per investigadors de l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) i del Massachussets Institute of Technology (MIT) aporta detalls sorprenents sobre l’evolució i conservació de proteïnes clau que intervenen en aquest sistema.

Els investigadors Mary-Lou Pardue (MIT), Elena Casacuberta i Ferran Azorín (IRB Barcelona), han estudiat el comportament dels retrotransposons HeT-A i TART en dues espècies de Drosophila que, evolutivament, es van separar fa 60 milions d’anys, D. melanogaster y D. virilis. Els resultats de la recerca s’han publicat aquesta setmana a la revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).

La idea, explica Elena Casacuberta, investigadora ICREA a l’IRB Barcelona i principal autora del treball, era buscar similituds genètiques que s’haguessin mantingut al llarg de l’evolució en els retrotransposons Het-A i TART d’ambdues espècies i mirar de trobar noves dades sobre el mecanisme essencial del funcionament dels telòmers, així com sobre la seva evolució.

El manteniment del telòmers a totes dues espècies, D. Melanogaster i D. virilis, depèn de dues proteïnes denominades Gag, codificades pels retrotransposons HeT-A i TART. Per tal d’esbrinar les similituds o diferències evolutives, els investigadors han comparat la seqüència genètica de les dues proteïnes en les dues espècies i les han intercanviat en cèl•lules de les dues espècies de mosca.

La sorpresa, explica Casacuberta, és que les proteïnes es segueixen dirigint al telòmer quan són intercanviades d’espècie, el què vol dir que reconeixen el seu paper tot i estar en cèl·lules d’una espècie aliena. En el cas de la proteïna codificada per TART hi ha algunes diferències en la funció. Però la troballa més impactant és que l’altre proteïna, la codificada per HeT-A és intercanviable entre les dues espècies a pesar de mantenir nomé un 16% de seqüència idèntica. En general, una diferència de més del 80% implica un canvi de funció, però, en aquest cas, indica Casacuberta, és possible que s’hagi mantingut l’estructura clau pel funcionament del telòmer. Això suggereix, amplia la investigadora, que s’ha mantingut durant 60 milions d’anys aquest mecanisme, i que, a nivell evolutiu, pot succeir que una proteïna conservi la seva funció encara que canviï en gran mesura la seva seqüència genètica.

La conclusió és rellevant perquè, normalment, quan es comparen les proteïnes en estudis evolutius, es tendeix a mirar la seva seqüència genètica abans que la funció. Tanmateix, els resultats d’aquest treball mostren que això no ha de per què ser sempre així. És possible pensar, aventura Casacuberta, que nombroses proteïnes de les quals fins ara s’ha suposat que no tenen res en comú perquè les seves seqüències són molt diferents, tinguin, tot i això, funcions similars.

Per altra banda, l’evolució de les proteïnes Gag de HeT-A i TART tenen paral·lelismes interessants amb l’evolució de les proteïnes Gag dels retrovirus, com seria el cas del virus de la sida. Aquesta capacitat per mutar i, com s’ha vist en aquest treball, mantenir la funció, ajuda a explicar l’habilitat que té el VIH per evadir el sistema immunitari.

El resultat d’aquest treball se suma a d’altres que replantegen el paper del que fins ara s’ha considerat “ADN escombraries”, com els retrotransposons i altres elements sense ninguna funció aparent. Potser, apunta Casacuberta, “no són tan escombraries com s’ha pensat fins ara”.

Referència de l’article:

Elena Casacuberta, Fernando Azorín Marín, and Mary-Lou Pardue
Intracellular targeting of telomeric retrotransposon Gag proteins of distantly related Drosophila species
PNAS, e-pub ahead of print, May 4 (2007)