Durante más de una década, un hongo raro pero potencialmente mortal llamado Cryptococcus deuterogatti ha establecido su residencia en el noroeste del Pacífico y la isla de Vancouver. A diferencia de su primo Cryptococcus neoformans que infecta principalmente a pacientes con sistemas inmunes comprometidos, este hongo ha enfermado a cientos de personas que por lo demás estaban sanas.
Ahora, los investigadores han descubierto que el patógeno descartó más de una docena de genes diferentes en su camino para convertirse en una especie nueva y más virulenta. Sorprendentemente, la mayoría de estos genes descartados juegan un papel en la interferencia de ARN o ARNi, un mecanismo de defensa empleado porhongos y otros organismos para proteger la integridad de sus genomas. El estudio fue publicado el 4 de marzo en PLOS Genética .
"La inestabilidad del genoma es algo malo en términos de salud humana, porque está relacionada con el cáncer y otras enfermedades", dijo Blake Billmyre, autor principal del estudio y estudiante graduado en el laboratorio de Joseph Heitman en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke ".podría ser bueno para organismos unicelulares como Cryptococcus porque les permite mutar, evolucionar y adaptarse para sobrevivir en diferentes condiciones "
Cryptococcus deuterogatti se limitó en gran medida a los climas tropicales hasta 1999, cuando apareció en la isla de Vancouver y comenzó a extenderse por todo el sudoeste de Canadá y en Washington y Oregón. El patógeno fúngico emergente causa infecciones graves del sistema nervioso pulmonar y central, y es mortal si no se trata.
Hace cinco años, los investigadores en el laboratorio de Heitman participaron en un consorcio colaborativo internacional para secuenciar el genoma de esta especie de brote y descubrieron que había perdido dos genes involucrados en el ARNi, un proceso que anteriormente se consideraba clave para su supervivencia.
La maquinaria de silenciamiento génico RNAi normalmente tritura las instrucciones genéticas para virus dañinos o silencia genes deshonestos que podrían contaminar el genoma del hongo. Pero Cryptococcus deuterogatti tenía agujeros en su genoma donde deberían haber estado los dos genes RNAi.
Armado con esta información, Billmyre planteó la hipótesis de que otros genes en este conjunto faltante de genes también podrían funcionar en RNAi. Él y sus colegas compararon los genomas de Cryptococcus deuterogatti con primos menos potentes como Cryptococcus neoformans que infecta predominantemente a individuos inmunocomprometidos. Descubrieron que C. deuterogatti ha perdido 14 genes en comparación con la otra especie, menos patógena.
Luego, los investigadores realizaron una serie de análisis genéticos y moleculares para determinar si alguno de estos genes perdidos jugó un papel en el ARNi. Mutaron cada uno de los genes Cryptococcus neoformans , que tiene una maquinaria de ARNi completamente funcional, para ver si estos genes eran necesarios para que los hongos silenciaran material genético adicional.
Joseph Heitman, el profesor James B. Duke y presidente de Genética Molecular y Microbiología, dijo que esperaba encontrar quizás uno o dos genes más involucrados en el ARNi. Para su sorpresa, encontraron que 11 de los 14 genes faltantes que encuestaron eraninvolucrado en el silenciamiento génico.
"Podríamos haber imaginado que la especie perdió un par de genes de ARNi, y luego un puñado de genes involucrados en todos los demás tipos de procesos", dijo Heitman. "En cambio, la diferencia evidente entre estas especies más y menos virulentas pareceser la pérdida de la vía de ARNi "
Aunque los investigadores no saben por qué deshacerse de la maquinaria de ARNi podría ayudar Cryptococcus asuma una forma más mortal, tienen algunas ideas. Podría permitir a los hongos convivir con virus asesinos que bombean toxinas poderosas para envenenar a los organismos competidores. O podría permitirles acumular mutaciones o incluso cromosomas adicionales para ganar resistencia contra los antimicóticosmedicamentos
Cualquiera sea la razón, el descubrimiento podría allanar el camino para futuros estudios utilizando genómica comparativa para identificar otros conjuntos de genes relacionados. Una vez que se pierde un gen en una vía, los investigadores plantean la hipótesis de que un organismo puede encontrarse en una pendiente evolutiva resbaladiza comootros genes que ya no son beneficiosos se pierden en una sucesión rápida. Hasta ahora solo se han descrito algunos otros ejemplos de este patrón de pérdida génica en todo el sistema, llamados polimorfismos de sistemas.
"Hay tanto que puedes aprender buscando cosas que faltan", dijo Billmyre. "Es cierto lo que dicen, no sabes lo que tienes hasta que se va".
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Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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