Cómo los transposones intervienen durante el embarazo

Por Kate Yandell, Publicado en The Scientist el 29 de Enero de 2015

La migración masiva de "elementos reguladores móviles" aumenta la expresión de miles de genes en el útero durante la evolución del embarazo.

Durante la evolución del embarazo, miles de "transposones" —trozos de ADN que se replican por sí mismos y cuyas copias se trasladan a otros lugares del genoma— migran para regular la expresión de genes relacionados con el embarazo, según un artículo publicado el 29 de enero en Cell Reports. Genes implicados en la respuesta a hormonas, que intervienen en la comunicación materno-fetal y en la tolerancia inmunológica aumentan en su expresión, mientras disminuye la de los genes implicados en el transporte de iones, que son esenciales para la formación de cáscaras de huevo mineralizados.

"Parece que nos estamos acercando a una comprensión de los principales acontecimientos que suceden durante la evolución del embarazo en los mamíferos,", ha afirmado Derek Wildman, un profesor de fisiología molecular de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, no involucrado en el estudio.

Este trabajo "aporta evidencia de que los elementos transponibles son las fuerzas principales de la evolución y rápida evolución, especialmente en los órganos reproductivos," dijo Julie Baker, una genetista de la Universidad de Stanford en Palo Alto, California, no involucrada en el estudio: "creo que vamos a conocer mejor la evolución de los elementos transponibles y su función".

Investigadores de la Universidad de Chicago y sus colegas, habían secuenciado ARN que se expresa in útero de animales, lo que representa múltiples puntos de aproximación al conocimiento de los fenómenos que ocurren durante el embarazo de mamíferos placentarios, desde perros hasta armadillos. Los investigadores también estudiaron estos fenómenos durante el desove de mamíferos no placentarios incluyendo el Monodelphis, un marsupial y el ornitorrinco, un monotrema. Finalmente, miraron los “transcriptomas” (expresión de genes a través del ARN mensajero) previamente publicados de especies de animales no mamíferos, incluyendo lagartos, ranas y pollos.

La mayoría de los genes se expresaron más altamente en el útero cuando los animales comenzaron a alimentar directamente a sus crías en lugar de a través de la yema de huevo, cuando la cáscara de huevo se perdió, y apareció la placenta alargándose durante la gestación. Los genes que mostraron mayor expresión inicial correspondieron a los intestinos y cerebro.Vincent Lynch, un biólogo evolutivo de la Universidad de Chicago, coautor del estudio, señaló que el que se expresen pronto los genes durante el desarrollo intestinal tiene sentido, ya que el intestino está involucrado en la transferencia de recursos al cuerpo, y el embarazo implica la transferencia extensa de la madre al feto.

Lynch y sus colegas trataron a continuación de entender los mecanismos por los cuales la expresión génica cambia durante el trascurso del embarazo. En trabajos anteriores, había demostrado que un tipo particular de transposones, llamados MER20, alteran la expresión de algunos genes relacionados con el embarazo en los mamíferos placentarios. Para este último estudio, los investigadores localizaron potenciadores, promotores y otras regiones reguladoras en células humanas de la guarnición uterina que habían sido estimulados por la hormona progesterona, un activador del embarazo. Encontraron un enriquecimiento de 194 familias de antiguos transposones de mamífero en regiones reguladoras de estas células, de las cuales 173 estaban presentes en los mamíferos placentarios.

Los investigadores descubrieron además que muchos de los antiguos transposones implicados en la regulación génica tienen sitios de unión a la progesterona. Esto apunta al modo de cómo la proliferación de transposones podría contribuir a la fijación de hormonas para la reorganización masiva de la expresión génica observada a medida que evoluciona el embarazo.

Es lógico que los transposones podrían afectar ampliamente la expresión génica en respuesta a la exposición de progesterona, dijo Lynch. La progesterona es una hormona del embarazo clave y los transposones permiten cambiar la expresión de varios genes de forma regulada, en lugar de requerir un sitio obligatorio para la hormona en los elementos reguladores de cada gen individual.

Lynch añadió: "Creemos que esto sólo está demostrando lo que se convertirá en un patrón mucho más amplio. Que los elementos transponibles desempeñan un papel muy importante en el origen y evolución de los rasgos"-

Wildman dijo que los resultados revelan que el embarazo evoluciona a través de amplios cambios transcripcionales, pero agregó que queda mucho trabajo por hacer.  Dijo: "Este trabajo es sólo una instantánea de la expresión génica en algunas especies y no a un montón de diferentes puntos temporales durante el embarazo",

Lynch dijo que el objetivo próximo de su grupo es investigar las funciones de los genes relacionados con el embarazo. Los investigadores están realizando ahora una detallada caracterización molecular de genes que intervienen durante la evolución del embarazo.

Finalmente Wildman señaló que "El panorama es aún muy incompleto, pero esto es un gran paso hacia la definición de… la manera en la cual un órgano evoluciona y emerge,"

Referencia

V.J. Lynch et al., “Ancient transposable elements transformed the uterine regulatory landscape and transcriptome during the evolution of mammalian pregnancy,” Cell Reports,doi:10.1016/j.celrep.2014.12.052, 2015.