Noticias | Nuevo hallazgo científico: cómo los transposones afectan el desarrollo humano temprano
Un nuevo estudio descubrió que una transición importante del desarrollo humano temprano no está gobernada por nuestros propios genes, sino por elementos del ADN llamados transposones. Realizado por investigadores de Sinai Health, el estudio cuestiona las opiniones convencionales sobre estos misteriosos fragmentos de ADN y revela sus importantes funciones en el desarrollo humano y las enfermedades.
«La gente tiende a pensar que los transposones son parásitos similares a virus que secuestran nuestras células para reproducirse», afirmó el Dr. Miguel Ramalho-Santos, coautor principal e investigador principal del Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute. «Pero nuestro estudio descubrió que estos elementos no son meros parásitos genómicos; son esenciales para el desarrollo temprano».
Publicado en Developmental Cell, el estudio muestra que los elementos transponibles desempeñan un papel clave para garantizar que las células embrionarias humanas avancen normalmente durante el desarrollo temprano en lugar de regresar a un estado anterior. Los investigadores se centraron en LINE-1, o elemento nuclear largo intercalado-1. En lugar de limitarse a acompañar a los genes, que constituyen menos de 2% de nuestro genoma, los elementos LINE-1 representan 20% del material genético de las células. Algunos pueden amplificarse, desplazarse por el genoma e insertarse en nuevas ubicaciones, lo que les ha valido el nombre de «ADN egoísta».
Durante mucho tiempo, los científicos han considerado que estos elementos son en gran medida perjudiciales porque pueden alterar el genoma y causar enfermedades, como hemofilia, trastornos neurológicos y cáncer.
El Dr. Juan Zhang, investigador posdoctoral y otro coautor principal, se interesó inicialmente por la abundancia de mensajes de ARN de LINE-1 en embriones tempranos. Los mensajes de ARN se transcriben a partir de regiones activas del genoma, lo que indica que los elementos LINE-1 están activos durante estas primeras etapas críticas.
«Si los transposones son perjudiciales, ¿por qué están activos en el embrión temprano? Este embrión apenas comienza a formarse. Cualquier inserción peligrosa se propagaría durante todo el desarrollo del individuo», afirmó el Dr. Zhang.
Cuando se suprimió la expresión de LINE-1 en células madre embrionarias humanas cultivadas (ESC), las células regresaron a una etapa más primitiva de ocho células. En esa etapa, las ocho células totipotentes idénticas pueden desarrollarse tanto en el embrión como en la placenta. Después de esta etapa, las ESC aún pueden formar todos los tipos de células fetales, pero pierden gradualmente la capacidad de contribuir a la placenta.
Otros experimentos demostraron que estas moléculas de ARN de LINE-1 actúan como andamios que organizan el ADN dentro del espacio tridimensional del núcleo celular. Ayudan a desplazar el cromosoma 19, que contiene genes clave, hacia una región de silenciamiento génico, lo que permite que el embrión avance sin problemas a etapas posteriores.
«Nuestro estudio muestra que LINE-1 regula la expresión génica durante la transición crítica en la que el embrión comienza a especializar sus células para distintas funciones. Nuestros resultados sugieren que esto no es accidental, sino un mecanismo evolutivo importante», afirmó el Dr. Zhang.
Sorprendentemente, esta nueva función contradice el comportamiento habitual de LINE-1. En lugar de saltar a nuevas ubicaciones genómicas y causar mutaciones potencialmente perjudiciales, los elementos LINE-1 promueven específicamente el desarrollo en este contexto crítico, lo que subraya su importancia en el crecimiento humano temprano.
Esta investigación básica tiene importantes implicaciones para los tratamientos de fertilidad y el uso de células madre en medicina regenerativa. También revela una nueva función de LINE-1 que puede investigarse en enfermedades relacionadas con estos elementos, incluidos los trastornos neurológicos y el cáncer.
La Dra. Anne-Claude Gingras, directora del Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute y vicepresidenta de investigación, afirmó: «Este estudio pone de relieve cuánto nos queda por aprender sobre el desarrollo humano y estos misteriosos elementos genómicos. Felicito a mis colegas por abrir nuevos caminos con este importante descubrimiento y espero con interés lo que revele su investigación futura».
El estudio fue financiado por los Canadian Institutes of Health Research, la Great Gulf Homes Charitable Foundation y el programa Medicine by Design de la University of Toronto.
Fuente de la historia:
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Autor LinkedIVF TeamPublicado 2024-10-30
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Un nuevo estudio descubrió que una transición importante del desarrollo humano temprano no está gobernada por nuestros propios genes, sino por elementos del ADN llamados transposones. Realizado por investigadores de Sinai Health, el estudio cuestiona las opiniones convencionales sobre estos misteriosos fragmentos de ADN y revela sus importantes funciones en el desarrollo humano y las enfermedades.
«La gente tiende a pensar que los transposones son parásitos similares a virus que secuestran nuestras células para reproducirse», afirmó el Dr. Miguel Ramalho-Santos, coautor principal e investigador principal del Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute. «Pero nuestro estudio descubrió que estos elementos no son meros parásitos genómicos; son esenciales para el desarrollo temprano».
Publicado en Developmental Cell, el estudio muestra que los elementos transponibles desempeñan un papel clave para garantizar que las células embrionarias humanas avancen normalmente durante el desarrollo temprano en lugar de regresar a un estado anterior. Los investigadores se centraron en LINE-1, o elemento nuclear largo intercalado-1. En lugar de limitarse a acompañar a los genes, que constituyen menos de 2% de nuestro genoma, los elementos LINE-1 representan 20% del material genético de las células. Algunos pueden amplificarse, desplazarse por el genoma e insertarse en nuevas ubicaciones, lo que les ha valido el nombre de «ADN egoísta».
Durante mucho tiempo, los científicos han considerado que estos elementos son en gran medida perjudiciales porque pueden alterar el genoma y causar enfermedades, como hemofilia, trastornos neurológicos y cáncer.
El Dr. Juan Zhang, investigador posdoctoral y otro coautor principal, se interesó inicialmente por la abundancia de mensajes de ARN de LINE-1 en embriones tempranos. Los mensajes de ARN se transcriben a partir de regiones activas del genoma, lo que indica que los elementos LINE-1 están activos durante estas primeras etapas críticas.
«Si los transposones son perjudiciales, ¿por qué están activos en el embrión temprano? Este embrión apenas comienza a formarse. Cualquier inserción peligrosa se propagaría durante todo el desarrollo del individuo», afirmó el Dr. Zhang.
Cuando se suprimió la expresión de LINE-1 en células madre embrionarias humanas cultivadas (ESC), las células regresaron a una etapa más primitiva de ocho células. En esa etapa, las ocho células totipotentes idénticas pueden desarrollarse tanto en el embrión como en la placenta. Después de esta etapa, las ESC aún pueden formar todos los tipos de células fetales, pero pierden gradualmente la capacidad de contribuir a la placenta.
Otros experimentos demostraron que estas moléculas de ARN de LINE-1 actúan como andamios que organizan el ADN dentro del espacio tridimensional del núcleo celular. Ayudan a desplazar el cromosoma 19, que contiene genes clave, hacia una región de silenciamiento génico, lo que permite que el embrión avance sin problemas a etapas posteriores.
«Nuestro estudio muestra que LINE-1 regula la expresión génica durante la transición crítica en la que el embrión comienza a especializar sus células para distintas funciones. Nuestros resultados sugieren que esto no es accidental, sino un mecanismo evolutivo importante», afirmó el Dr. Zhang.
Sorprendentemente, esta nueva función contradice el comportamiento habitual de LINE-1. En lugar de saltar a nuevas ubicaciones genómicas y causar mutaciones potencialmente perjudiciales, los elementos LINE-1 promueven específicamente el desarrollo en este contexto crítico, lo que subraya su importancia en el crecimiento humano temprano.
Esta investigación básica tiene importantes implicaciones para los tratamientos de fertilidad y el uso de células madre en medicina regenerativa. También revela una nueva función de LINE-1 que puede investigarse en enfermedades relacionadas con estos elementos, incluidos los trastornos neurológicos y el cáncer.
La Dra. Anne-Claude Gingras, directora del Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute y vicepresidenta de investigación, afirmó: «Este estudio pone de relieve cuánto nos queda por aprender sobre el desarrollo humano y estos misteriosos elementos genómicos. Felicito a mis colegas por abrir nuevos caminos con este importante descubrimiento y espero con interés lo que revele su investigación futura».
El estudio fue financiado por los Canadian Institutes of Health Research, la Great Gulf Homes Charitable Foundation y el programa Medicine by Design de la University of Toronto.
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