Los científicos han identificado una proteína en las moscas de la fruta que puede ser dirigida para revertir los efectos de las mutaciones que causan enfermedades en los genes mitocondriales. El descubrimiento podría proporcionar pistas sobre cómo contrarrestar las enfermedades mitocondriales humanas, para las cuales actualmente no hay cura.
Las mitocondrias, las potencias de la célula, son estructuras en forma de bastón que generan casi toda la energía requerida por las células para realizar sus actividades. Las mitocondrias llevan su propio ADN - ADN mitocondrial - que codifica 13 proteínas esenciales para producir energía.Esto es distinto del ADN en el núcleo celular - 'ADN nuclear' - que codifica el modelo para todo el organismo. Mientras que el ADN nuclear se deriva a la mitad de cada padre cuando un óvulo es fecundado por un espermatozoide, ADN mitocondrial ADNmtse hereda únicamente de la madre, a través del huevo.
Una célula típica tiene dos copias del ADN nuclear, pero a menudo contiene cientos o incluso miles de copias de ADNmt. Durante el desarrollo y el envejecimiento a medida que el ADNmt continúa replicándose, pueden ocurrir mutaciones en algunas de las copias. Esto significa que los individuos portarán unmezcla de genomas mitocondriales mutados y sanos, que constantemente compiten entre sí para alterar su abundancia relativa.
Algunas de estas mutaciones son potencialmente dañinas. A menudo, estas mutaciones dañinas están presentes en baja abundancia cuando surgen por primera vez, y su proporción sigue siendo baja en muchos individuos sanos. Sin embargo, en algunas personas, aumentan en abundancia con el tiempo.
Cuando la proporción de mutaciones dañinas va más allá del 60-80% de todas las copias de ADNmt en una célula, no hay suficiente energía para apoyar las actividades celulares normales, y los síntomas de la enfermedad surgirán. Estos síntomas de la enfermedad pueden transmitirse aún más ala próxima generación si los genomas mitocondriales mutantes también están presentes en altos porcentajes en los óvulos de la madre.
Hasta la fecha, se ha informado que más de 350 mutaciones en el ADNmt causan un espectro de enfermedades mitocondriales que afectan al menos a 1 de cada 5,000 individuos en el Reino Unido. Algunas de estas afecciones son fatales y actualmente no hay cura.
Investigadores del Wellcome Trust / Cancer Research UK Gurdon Institute, Universidad de Cambridge, han ideado un modelo en la mosca de la fruta para examinar cómo cambia la abundancia de ADNmt mutado con el tiempo. Esta competencia entre genomas mitocondriales sanos y mutados es una característica fundamentalde desarrollo y podría estar influenciado por el ADN nuclear, pero se sabe poco sobre cómo.
Los científicos crearon 'moscas de tres padres' que heredan parte de su ADNmt de una segunda madre. Esto se hace bajo el microscopio utilizando pequeñas herramientas donde las mitocondrias de la segunda madre se transfieren a huevos de mosca fertilizados que llevan información genética de su madre originaly padre. Las moscas llevan dos genomas mitocondriales competitivos, uno sano y otro mutado, que normalmente están equilibrados y se transmiten a las generaciones posteriores. Sin embargo, un cambio en el ADN nuclear puede inclinar la balanza a favor de un genoma mitocondrial a expensasdel otro.
El uso de estas moscas de tres padres en una 'pantalla genética' permitió a los científicos medir la influencia de cada gen nuclear individual en la competencia entre genomas mitocondriales sanos y enfermos.
El estudio identificó múltiples genes nucleares que podrían limitar el genoma mitocondrial dañino que se transmite durante el desarrollo o la próxima generación. Uno de estos genes codifica una proteína llamada polimerasa de ADNmt. La reducción de la cantidad de polimerasa de ADNmt aumenta el porcentaje de ADNmt sanodel 20% al 75% en solo una generación. Este aumento erradicó los síntomas de la enfermedad y las nuevas moscas fueron mucho más saludables.
No existe un modelo de ratón equivalente o una línea celular humana en la que los científicos puedan realizar un análisis genético de todo el genoma para observar el efecto de los genes nucleares en la manifestación de la enfermedad mitocondrial. Este modelo, diseñado con moscas de tres padres, está diseñadopara ayudar a comprender por qué el ADNmt mutante puede causar problemas de diferente gravedad entre diferentes personas y entre diferentes tejidos del cuerpo. Los nuevos resultados muestran que la reducción de la actividad de un gen nuclear casi puede eliminar las mutaciones dañinas de ADNmt y podría usarse potencialmente para revertir las mitocondriassíntomas de la enfermedad. Esto podría proporcionar un objetivo para medicamentos para tratar enfermedades relacionadas con ADNmt.
"Para lograr este cambio dramático en la proporción de ADN mitocondrial sano, no estamos cambiando el ADN nuclear de un individuo", dice el autor principal, el Dr. Hansong Ma, líder del grupo en el Instituto Gurdon. "Todo lo que estamos haciendo es reducir cuántode ciertas proteínas se produce. Esto podría lograrse usando drogas. Nuestras moscas de la fruta nos ayudarán a detectar rápidamente posibles compuestos de drogas ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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