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Estudio arroja que un gen de bacteria fue transferido naturalmente a un invertebrado marino

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La transferencia horizontal de genes (THG) entre especies de distintos reinos ocurre en forma más regular de lo imaginado, y un nuevo estudio arroja otro caso de este fenómeno natural. Un equipo de científicos de la Universidad de Tsukuba en Japón detectó evidencia de lo que habría sido la adquisición de un gen de actinobacteria por parte de invertebrados marinos, gen que habría otorgado ventajas en la formación de células de recubrimiento externo.

La transferencia de genes de un organismo a otro es una forma potencialmente rápida para que se produzca la evolución y para que surjan nuevas funciones complejas. Sin embargo, incluso cuando los dos organismos en cuestión están muy próximos entre sí, como en una relación simbiótica o parasitaria, la transferencia de material genético y su introducción en un nuevo genoma sólo marca el paso inicial para una transferencia horizontal de genes exitosa. También es necesario que el gen se exprese de una manera que beneficie al nuevo huésped y asegure que se transmita a través de las generaciones.

En un nuevo descubrimiento que aumenta nuestra comprensión de la transferencia de genes, un equipo de investigación de la Universidad de Tsukuba, Japón, ha estudiado un gen en los invertebrados marinos llamados ascidiáceos (o ascidias) originalmente procedían de una bacteria común. El equipo ha revelado el mecanismo probable por el cual este gen terminó siendo expresado de una manera funcionalmente importante y específica en sus tejidos.

El equipo se centró en organismos marinos que se alimentan por filtración, de la clase de los ascidiáceos, y su gen de celulosa sintasa. Este gen codifica una proteína que ayuda a formar un revestimiento protector externo, cuya pérdida conduce a una falta de producción de celulosa y tiene efectos adversos sobre estos organismos. Este gen se expresa específicamente en la capa externa protectora de células llamada epidermis, que fue sugirió como clave para su función de recubrimiento.

“Mostramos que una región adyacente al gen de la celulosa sintasa es responsable de su expresión epidérmica específica”, afirma el coautor del estudio, Yosuke Ogura. “El análisis de secuencias reveló que esta región contiene un sitio de unión de un factor de transcripción llamado AP-2 y, cuando inducimos mutaciones en este sitio de unión, la expresión de la celulosa sintasa en la epidermis ascidiana desapareció”.

Aunque todas las secuencias de ADN constan de las cuatro letras o bases de A, C, G y T, sus proporciones difieren dependiendo del organismo. Por ejemplo, en las actinobacterias, más del 70% del ADN se compone de Gs y Cs, mientras que el genoma de los ascidianos tiene una abundancia de As y Ts. El sitio de unión a AP-2 en ascidianos es realmente rico en GC, sugiriendo que se originó de otra especie. Resulta que este sesgo de GC puede haber sido clave para su integración funcional.

“AP-2 se une intrínsecamente a las regiones ricas en GC, por lo que ya estaba preparado para comenzar a interactuar con el ADN rico en GC bacteriano una vez que se había integrado en el genoma ascidiano”, dice el primer autor Yasunori Sasakura. “La especificidad de GC y la expresión epidérmica de AP-2 significó que el gen de celulosa sintasa introducido podría ser expresado inmediatamente en su nuevo entorno de una manera beneficiosa”.

Estos hallazgos proporcionan una visión interesante de una manera en la que las condiciones en el nuevo huésped pueden facilitar la expresión de un gen recién transferido y su integración en las funciones del huésped, reduciendo la improbabilidad de que un gen extraño aleatoriamente insertado podría ser realmente beneficioso.

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