Participa Cinvestav en investigación que rompe paradigma en genómica

Para adaptarse a su entorno y aumentar las posibilidades de supervivencia, los organismos vivos deben evolucionar a partir de modificaciones genéticas que les permiten producir ciertas proteínas necesarias en funciones específicas que tienen lugar dentro de una célula.

A este fenómeno se le conoce como innovación funcional, y en gran medida requiere de una duplicación de genes de forma ordenada, misma que hasta ahora se desconoce cómo ocurre sin alterar el funcionamiento de la célula donde acontece este proceso.

Ante esa pregunta, un grupo científico internacional, en el que participaron Diana Ascencio Sánchez y Alexander de Luna Fors, graduada e investigador de la Unidad de Genómica Avanzada del Cinvestav, respectivamente, realizaron por primera vez la duplicación genética individual de mil genes de levadura, con la intención de reconocer si existe un detrimento en la célula por las proteínas generadas a partir del aumento de genes.

El estudio fue realizado en conjunto con un grupo de investigación de la Universidad Laval, en Canadá, encabezado por Christian Landry; sus resultados se dieron a conocer recientemente en la revista PNAS, donde sugieren que la duplicación genética, en su mayoría, no afecta la robustez (funcionamiento adecuado) de la célula, al contar con un mecanismo de atenuación de la producción de proteínas.

De acuerdo con Alexander de Luna Fors, hasta antes de esta investigación, en el campo de la evolución genética se sostenía una hipótesis sobre el detrimento del organismo durante la duplicación de genes (conocida como balance de dosis), al pensarse que dentro de la célula se rompían los balances de las proteínas producidas por ciertos genes.

“Muchos genes dentro de la célula se expresan y producen una proteína con la que llevan a cabo ciertas funciones. Estas proteínas rara vez funcionan solas, en realidad lo hacen a través de complejos compuestos de diferentes proteínas. De modo que, cuando se duplica un gen, en teoría habría una mayor dosis de las proteínas y eso rompería el balance con el que trabajan los complejos proteicos. Para evitar eso, la hipótesis de balance de dosis sugiere que los genes deben duplicarse de forma conjunta para mantener el correcto funcionamiento celular”, explicó de Luna Fors.

Sin embargo, la investigación realizada por los investigadores del Cinvestav y la Universidad Laval indica que, en el mayor de los casos, los genes pueden duplicarse de manera individual sin menoscabo del complejo proteico donde se encuentren.

Para llegar a esa conclusión, los investigadores manipularon una célula de la levadura y agregaron una copia de un gen de interés en un cromosoma artificial. Así, fue posible medir las interacciones de las proteínas y duplicar experimentalmente cada una de ellas a fin de comprobar la robustez (funcionamiento adecuado) del complejo.

A partir de estos resultados, se plantearon la existencia de un mecanismo de atenuación de la expresión de proteínas cuando los genes se duplican, que es de esperar esté en todos los sistemas genéticos, desde las levaduras hasta los humanos, donde los niveles de las proteínas cuyos genes se duplican, se mantienen constantes.

Este planteamiento sugiere un nuevo paradigma en el estudio genético, al estimarse que dos terceras partes de los genes formadores del genoma humano son producto de una duplicación genética, por lo que este aporte científico podría ayudar a establecer nuevas líneas de investigación en el área.

Para de Luna Fors, además del aporte científico, este tipo de experimentos realizados en México dan cuenta de la calidad en investigación realizada en UGA Cinvestav, la cual estuvo encargada del desarrollo de metodologías, que fueron posibles gracias a su infraestructura y recursos humanos, los cuales permitieron participar a la par con la Universidad Laval, en Canadá.