Captan accidentalmente gen bacteriano de hace 60 millones de añosLetra y voz libre

Agencias/Ciudad de México.- Los rotíferos, unos pequeños animales de agua dulce, capturaron accidentalmente un gen bacteriano hace 60 millones de años que les permitió introducir una nueva marca epigenética.

Un equipo del Laboratorio de Biología Marina (MBL) ha descubierto esta tercera marca epigenética novedosa en eucariotas, una que anteriormente solo se conocía en bacterias. Este descubrimiento se describe en Nature Communications.

Esta es la primera vez que se demuestra que un gen transferido horizontalmente remodela el sistema regulador de genes en un eucariota: los organismos formados por células con núcleo verdadero.

“Esto es muy inusual y no se ha informado anteriormente”, explica Irina Arkhipova, científica senior en el MBL. “Se cree que los genes transferidos horizontalmente son preferentemente genes operativos, no genes reguladores. Es difícil imaginar cómo un solo gen transferido horizontalmente formaría un nuevo sistema regulador, porque los sistemas reguladores existentes ya son muy complicados”.

Se muestran las cepas de A. vaga Av-ref (a, b, e) y AvL1 (c, d, f). a, c Perfiles y mapas de calor para regiones genéticas con sitios de inicio de transcripción (TSS) y sitios de terminación de transcripción (TTS). Los perfiles (arriba) muestran la señal ChIP-seq media para H3K4me3, H3K9me3 y H3K27me3. Los mapas de calor (abajo) representan lecturas de ChIP-seq H3K4me3, H3K9me3 y H3K27me3, donde cada fila corresponde a regiones genéticas con ±3 kb de los límites TSS y TTS. Las barras de color del mapa de calor representan el enriquecimiento H3K normalizado por RPGC (lecturas por cobertura del genoma). b, d Perfiles y mapas de calor para anotaciones TE delimitadas por límites de 5′ y 3′. Los perfiles (arriba) muestran la señal ChIP-seq media para H3K4me3, H3K9me3 y H3K27me3. Los mapas de calor (abajo) representan lecturas de ChIP-seq H3K4me3, H3K9me3 y H3K27me3, donde cada fila corresponde a ±3 kb desde el límite TE de 5′ o 3′. e, f Intersección de cumbres de picos DIP-seq de 4 mC y 6 mA con ChIP-seq para marcas de modificación de histonas H3K4me3, H3K9me3 y H3K27me3 para Av-ref (e) y AvL1 (f). La relación log2 se muestra sobre una ventana escalada ±3 kb. Eje y, enriquecimiento relativo de pliegues. g Recuentos de metilación de bases de ADN cerca de los picos ChIP-seq de H3K4me3, H3K9me3 y H3K27me3. Los conteos se toman alrededor de cada pico en una ventana de ±500 bp. La altura de la barra muestra un número promedio de conteos (SMRT-seq 4mC y 6mA). Las barras de error representan la desviación estándar para los picos H3K4 (n = 5789), H3K9 (n = 1205) y H3K27 (n = 2378). h Gráfica Circos que ilustra picos DIP/ChIP, sitios de metilación, cobertura de lectura de secuenciación y anotaciones gen/TE en contigs Av-ref y AvL1 seleccionados. Las características se explican en la clave; hay más detalles en Métodos y en la Fig. 7 complementaria. Las marcas de metilación del ADN SMRT-seq se muestran dentro de la capa PacBio en AvL1 para 4 mC (triángulo azul) y 6 mA (cuadrado rojo). La altura de la marca en el anillo muestra una fracción de metilación (0–1). Línea verde, cobertura de RNA-seq; línea morada, pequeña cobertura de ARN en Av-ref.

“Es casi increíble”, dijo la coautora Irina Yushenova, científica investigadora en el laboratorio de Arkhipova. “Solo trata de imaginarte, en algún lugar atrás en el tiempo, un trozo de ADN bacteriano se fusionó con un trozo de ADN eucariótico. Ambos se unieron en el genoma del rotífero y formaron una enzima funcional. Eso no es tan fácil de hacer, incluso en el laboratorio, y sucedió de forma natural. Y luego esta enzima compuesta creó este increíble sistema regulador, y los rotíferos bdeloides pudieron comenzar a usarlo para controlar todos estos transposones saltarines. Es como magia”.

Nuestro ADN tiene el modelo para construir nuestro cuerpo, pero es un documento vivo: las marcas epigenéticas pueden hacer ajustes al diseño. Las marcas epigenéticas son modificaciones en las bases del ADN que no cambian el código genético subyacente, pero “escriben” información adicional encima que se puede heredar junto con su genoma. Las marcas epigenéticas generalmente regulan la expresión génica (activan o desactivan los genes), particularmente durante el desarrollo temprano o cuando su cuerpo está bajo estrés. También pueden suprimir los “genes saltadores”, elementos transponibles que amenazan la integridad de su genoma. En humanos y otros eucariotas, se conocen dos marcas epigenéticas principales. En el presente estudio se ha descrito una tercera.

En las dos marcas epigenéticas previamente conocidas en eucariotas, se agrega un grupo metilo a una base de ADN, ya sea citosina o adenina. La marca recién descubierta por el equipo también es una modificación de la citosina, pero con un posicionamiento distintivo similar al de una bacteria del grupo metilo, que esencialmente recapitula los eventos evolutivos de hace más de dos mil millones de años, cuando surgieron las marcas epigenéticas convencionales en los primeros eucariotas.

Estos descubrimientos abren la puerta a nuevas herramientas y direcciones de investigación para investigar la función y la resiliencia del genoma en este sistema de rotíferos.

Scientists discover new DNA modification system in animals, captured from bacteria more than 60 MYAhttps://t.co/sVoWsgxYJq

Bacterial N4-methylcytosine as an epigenetic mark in eukaryotic DNAhttps://t.co/3mQoIQu5PP

— Rene Sugar (@renesugar) February 28, 2022