Fig. Esta es una estructura de la proteína Asterix/Gtsf1. Esta proteína ayuda a inmovilizar los llamados "genes saltarines" en las células germinales, un tipo de célula importante para la reproducción sexual. El profesor Leemor Joshua-Tor, investigador de CSHL y HHMI y su colaborador, Jonathan Ipsaro, utilizaron dos técnicas biofísicas diferentes, crio-EM y NMR, para desarrollar su modelo. En esta estructura visualizada por NMR, la hélice púrpura se une a una ARNt, una clase especial de molécula de ARN, que se especula acompañan a los genes saltarines. La superficie azul de la proteína se carga positivamente, lo que le ayuda a unirse a moléculas de ARN cargadas negativamente. El área roja de la derecha se carga negativamente. Crédito: Laboratorio Ipsaro/Joshua-Tor, CSHL/2021
Como domar a los "Genes Saltarines" en un genoma
9 de abril de 2021 | Historia original de Cold Spring Harbor Laboratory
Las piezas cortas de ADN -genes saltarines- pueden rebotar de un lugar a otro en nuestros genomas. Cuando se mueven demasiados fragmentos de ADN, pueden provocar cáncer, infertilidad y otros problemas. El profesor Leemor Joshua-Tor, profesor e investigador del Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) y el investigador de su laboratorio, Jonathan Ipsaro, estudian cómo las células protegen la integridad del genoma e inmovilizan estos fragmentos saltarines de ADN. Encontraron que uno de los recursos más necesarios de los genes saltarines también puede ser su mayor vulnerabilidad.
El genoma de los mamíferos posee gran cantidad de elementos genéticos que tienen el potencial de moverse de un lugar a otro. Los retrotransposones (LTR) son uno de esos elementos. En las células normales, estos elementos no se mueven mucho. Pero si algo les permite moverse, digamos durante la reproducción sexual o en las células cancerosas, “a veces saltan a puntos muy importantes, ya sean genes funcionales o áreas del genoma importantes en la regulación de los genes”, afirma Leemor Joshua-Tor.
En este estudio, Joshua-Tor e Ipsaro examinaron una proteína de ratón llamada Asterix/Gtsf1 que inmoviliza los LTR. Para entender cómo esta proteína bloquea los LTR, Ipsaro utilizó varias técnicas, incluyendo crio-EM, para visualizar más de cerca a la estructura proteica. Joshua-Tor dijo: “La estructura simplemente nos informa de muchas maneras, como cómo funcionan las cosas. Si puedes ver algo, tienes una mucho mejor idea de cómo funciona”.
Ipsaro encontró que Asterix/Gtsf1 se une directamente a una clase particular de ARN llamada ARN de transferencia (ARNt). Los ARNts normalmente forman parte de la maquinaria de síntesis de proteínas de la célula. Los LTR han tomado prestada esa parte de la maquinaria de fabricación de proteínas, para replicar su material genético. Asterix/Gtsf1 anula lo que los LTR están tratando de lograr anulando al elemento móvil y cancelando su capacidad de movimiento. Ipsaro explica: “Está tratando de copiarse y pegarse por todo el genoma. Una parte de ella para replicarse ha dependido evolutivamente de la fijación al ARN.”
En lugar de congelar todo el genoma, los científicos piensan que Astérix/Gtf1 está utilizando ARNts para suprimir pequeñas regiones específicas, como los LTR. Los investigadores están tratando de averiguar cómo las células se protegen contra estos y otros tipos de elementos genéticos móviles. Esperan que, algún día, poder domar un genoma demasiado inquieto, evitando nuevas mutaciones en la línea germinal y en los tumores.
Referencias:
Ipsaro JJ, O’Brien PA, Bhattacharya S, Palmer AG III, Joshua-Tor L. Asterix/Gtsf1 links tRNAs and piRNA silencing of retrotransposons. Cell Reports. 2021; 34 (13).
doi:10.1016/j.celrep.2021.108914.
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