Un reciente estudio internacional ha revelado que el ADN viral antiguo, que se encuentra incrustado en nuestro genoma y que durante mucho tiempo fue considerado «basura genética», puede tener un papel crucial en la regulación de la expresión génica. Investigadores de Japón, China, Canadá y Estados Unidos han centrado su trabajo en una familia de secuencias conocida como MER11, demostrando que estos elementos han evolucionado para influir en cómo se activan y desactivan los genes, especialmente en las primeras etapas del desarrollo humano.

Los elementos transponibles (ET) son secuencias de ADN repetitivas en el genoma que se originaron a partir de virus antiguos. A lo largo de millones de años, estos elementos se han propagado por el genoma mediante mecanismos de copia y pega. Hoy en día, los ET constituyen casi la mitad del genoma humano. Aunque anteriormente se pensaba que no tenían ninguna función útil, investigaciones recientes han descubierto que algunos de ellos actúan como «interruptores genéticos», controlando la actividad de genes cercanos en tipos celulares específicos.

Innovación en la clasificación de elementos genéticos

Sin embargo, la naturaleza altamente repetitiva de los ET, junto con su similitud en secuencia, ha dificultado su estudio. En particular, las familias de ET más jóvenes, como MER11, han sido poco categorizadas en las bases de datos genómicas existentes, limitando nuestra comprensión de su papel. Para superar este obstáculo, los investigadores desarrollaron un nuevo método de clasificación de ET. En lugar de utilizar herramientas de anotación estándar, agruparon las secuencias MER11 en función de sus relaciones evolutivas y de su conservación en los genomas de primates.

Esta nueva metodología permitió dividir MER11 en cuatro subfamilias distintas, denominadas MER11_G1 a G4, que van desde las más antiguas a las más recientes. Este enfoque reveló patrones de potencial regulador génico que antes estaban ocultos. Al comparar las nuevas subfamilias de MER11 con diversos marcadores epigenéticos —etiquetas químicas en el ADN y proteínas asociadas que influyen en la actividad génica—, los investigadores observaron que esta nueva clasificación se alineaba más estrechamente con la función reguladora real en comparación con métodos anteriores.

Para probar directamente si las secuencias MER11 pueden controlar la expresión génica, el equipo utilizó una técnica llamada lentiMPRA (prueba de reportero masivamente paralela lentiviral). Este método permite evaluar miles de secuencias de ADN simultáneamente, insertándolas en células y midiendo cuánto aumenta la actividad génica de cada una. Los investigadores aplicaron esta técnica a casi 7,000 secuencias MER11 de humanos y otros primates, midiendo sus efectos en células madre humanas y en células neuronales en desarrollo.

Los resultados mostraron que MER11_G4, la subfamilia más joven, tenía una capacidad significativa para activar la expresión génica. Además, presentaba un conjunto distinto de «motivos» regulatorios, que son tramos cortos de ADN que sirven como sitios de anclaje para factores de transcripción, las proteínas que controlan cuándo se activan los genes. Estos motivos pueden influir drásticamente en cómo los genes responden a señales de desarrollo o a estímulos ambientales.

Un análisis más detallado reveló que las secuencias MER11_G4 en humanos, chimpancés y macacos habían acumulado cambios ligeramente diferentes a lo largo del tiempo. En humanos y chimpancés, algunas secuencias adquirieron mutaciones que podrían aumentar su potencial regulador en células madre humanas. MER11_G4 joven se une a un conjunto distinto de factores de transcripción, lo que indica que este grupo adquirió diferentes funciones regulatorias a través de cambios en la secuencia y contribuye a la especiación, explica el investigador principal, Dr. Xun Chen.

Este estudio ofrece un modelo para comprender cómo el ADN «basura» puede evolucionar hasta convertirse en elementos regulatorios con funciones biológicas importantes. Al rastrear la evolución de estas secuencias y probar directamente su función, los investigadores han demostrado cómo el ADN viral antiguo ha sido incorporado en la regulación de la actividad génica en primates. “Nuestro genoma fue secuenciado hace mucho tiempo, pero la función de muchas de sus partes sigue siendo desconocida”, señala el coautor del estudio, Dr. Inoue. Se espera que la importancia de los elementos transponibles se aclare a medida que la investigación continúe avanzando.

Fuente: larepublica.es