Los orígenes moleculares de la diversidad
Según el principio básico de la biología, el ADN se transcribe en ARN mensajero (ARNm) que a su vez se traduce en proteínas. Durante todo el proceso tiene lugar una regulación de la expresión génica, en varios niveles. El potencial codificador y la versatilidad funcional de los genes aumentan de manera drástica por efecto del corte y empalme alternativos (CEA), un proceso por el que el ARNm cambia para retener o excluir exones a fin de generar distintas isoformas proteicas. Los científicos del proyecto financiado con fondos europeos EVOALTSPLICE investigaron la evolución de los mecanismos de CEA en especies de vertebrados. La idea consistía en identificar patrones de maduración conservados y específicos de las condiciones que aportaran información biológica. Los integrantes de EVOALTSPLICE compararon los transcriptomas de múltiples órganos de diez especies vertebradas que abarcaban unos trescientos cincuenta millones de años de evolución. Se halló que el perfil de maduración alternativa de los genes en esos órganos se correlaciona en mayor medida con la identidad de una especie más que con el tipo de órgano, incluso al comparar especies escindidas hace tan solo seis millones de años, aproximadamente. Utilizando un método computacional, consiguieron identificar combinaciones de elementos cis-reguladores que pudieran actuar como marcadores predictivos de los patrones de maduración dependiente del tejido en especies vertebradas. Utilizando datos de ratón, descubrieron que los patrones de la maduración alternativa están en general controlados por características cis-reguladoras fuertemente conservadas. No obstante, sólo un subconjunto de eventos de maduración alternativa que provoca alteraciones en las interacciones proteína-proteína era probablemente responsable de la diversificación de la maduración y las diferencias fenotípicas de los vertebrados. Los investigadores observaron que la retención de intrones, responsable del CEA en plantas y eucariotas unicelulares, es sorprendentemente común en mamíferos y afecta a un 75 % de los genes multi-exónicos. los investigadores también investigaron un exón alternativo en el gen PTBP1 utilizando líneas celulares humanas. La omisión del exón da lugar a una proteína PTBP1 menos potente e indica que su evolución ha contribuido a cambiar sus objetivos de corte y empalme en mamíferos. Mediante marcaje de intrones y microscopio confocal de disco giratorio, los científicos también examinaron cómo diferentes señales de corte y empalme afectan a estas acciones en células humanas vivas. Los resultados proporcionan indicios de que la fortaleza del sitio de empalme repercute en la cinética del empalme. El trabajo realizado en EVOALTSPLICE culminó en publicaciones en las prestigiosas revistas científicas con comité de lectura Science, Molecular Cell, Nature, Genome Research y Molecular Microbiology. La investigación sobre el corte y empalme y la transcripción de genes tiene una gran importancia en biología molecular, siendo aspectos fundamentales en el desarrollo y los proceso de enfermedad.
Palabras clave
Vertebrados, corte y empalme alternativos, splicing, variación evolutiva, isoformas proteicas
