Un extraño parásito a base de proteínas ayuda a la tuberculosis a sobrevivir a un ataque inmunológico

Un extraño parásito a base de proteínas ayuda a la tuberculosis a sobrevivir a un ataque inmunológico

La proteína inteína se ha adherido al ADN, lista para cortarlo.

La proteína inteína se ha adherido al ADN, lista para cortarlo.

A veces, hay resultados de investigación que no son particularmente emocionantes, pero ofrecen una gran oportunidad para brindar información sobre áreas fascinantes de la ciencia. Esta semana, PNAS tuvo la amabilidad de proporcionar uno. Este es un buen artículo sobre cómo uno de sus anfitriones adoptó lo que podría llamarse un «parásito molecular» y lo convirtió en una herramienta útil. Pero realmente, es una excusa para adentrarse en el mundo de los parásitos moleculares.

La mayoría de las veces, pensamos en los parásitos como organismos individuales que vagan libres de sus anfitriones, viviendo dentro o sobre ellos y drenando nutrientes. Pero esta definición también puede aplicarse a algunas cosas que no son organismos, que en realidad nunca abandonan la célula y son poco más que fragmentos de ADN. A menudo se les llama parásitos moleculares para distinguirlos de la variedad más tradicional.

Tipos de parásitos

Los ejemplos más extendidos de estos se llaman transposones, ADN móvil descubierto por primera vez por la premio Nobel Barbara McClintock. Estos son segmentos de ADN que codifican proteínas que les ayudan a moverse a través del genoma. Las proteínas reconocen los extremos del transposón y pueden crear una nueva copia del ADN o cortar la existente de su ubicación actual. Una vez que una copia gratuita está disponible, las proteínas pueden moverla a una nueva ubicación. Son tan buenos en esto que alrededor del 40% de la mayoría de los genomas de mamíferos (incluido el nuestro) son fragmentos aleatorios de transposones.

Pero los transposones también pueden propagarse a un nuevo ADN sin un salto. Los mamíferos tienen dos copias de cada cromosoma. A veces uno tendrá un transposón, pero el otro no. En este caso, si se daña la versión sin transposón, se puede usar el otro cromosoma para repararlo, una reparación que termina con una nueva copia del transposón en el cromosoma previamente vacío.

Hay transposones interesantes que dependen de este mecanismo de reparación para propagarse. Estos se asientan en los genes y normalmente deberían perturbarlos. Pero cuando el gen se copia en ARN, el transposón cataliza una reacción que se retira del ARN, como si nunca hubiera estado allí. (Este descubrimiento también le valió a Tom Cech un Premio Nobel). Entonces, estos fragmentos de ADN pueden propagarse sin dañar a su anfitrión.

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La inteína se copia en ARN y luego se convierte en proteína antes de eliminarse del producto génico.

La inteína se copia en ARN y luego se convierte en proteína antes de eliminarse del producto génico.

La forma final, y en la que nos centramos hoy, se llama «intein». Estos también se encuentran en medio de los genes, pero no sucede nada cuando se copian en el ARN. En cambio, la acción ocurre cuando el ARN se traduce en proteína. En este punto, la pieza de proteína corta sus extremos y los une, formando el producto génico normal y dejando libre la proteína. El producto del gen puede entonces realizar su función normal, por lo que la célula no sufre daños.

Pero la inteína luego va en busca de secuencias de ADN correspondientes a su ubicación normal en el genoma. Si los encuentra, los corta, obligando a la célula a hacer una reparación. Esta reparación, por supuesto, implicará el uso de la copia del gen que ya contiene una inteína. Por tanto, el resultado final es la propagación de la inteína a nuevos segmentos de ADN.

Domesticar un parásito

Las infecciones no son tan comunes, por lo que los investigadores se sorprendieron al descubrir que la bacteria que causa la tuberculosis (Tuberculosis micobacteriana) tiene tres, todos en genes esenciales. De hecho, un gen había detectado una inteína tres veces, todas bajo diferentes condiciones. micobacteria son. Esto sugirió que el parásito estaba proporcionando algo valioso a su huésped.

Los investigadores se dieron cuenta de que la capacidad de la inteína para desprenderse de la proteína dependía de unas propiedades químicas muy específicas: el aminoácido cisteína en una ubicación específica. Y estas cisteínas a menudo están sujetas a cambios químicos cuando las bacterias infectan las células humanas. Específicamente, las células atacan a las bacterias con sustancias químicas que pueden someter a las cisteínas a oxidación o nitrosilación. Entonces, los autores observaron cómo estos químicos pueden influir en la inteína.

Su trabajo demostró que este ataque químico podría desactivar la inteína. Como resultado, no puede retirarse del producto génico normal, que permanece atascado en una forma inactiva. De hecho, la inteína actúa como un sensor de cuándo la bacteria es atacada; cuando lo es, el gen no funciona. Claramente, cerrar el gen ofrece alguna utilidad a la bacteria, aunque el artículo no entra en detalles sobre qué es eso.

Pero esta no es la primera vez que la evolución explota un parásito molecular para convertirlo en algo útil. (Las proteínas clave utilizadas por la placenta, por ejemplo, provienen de virus). Sin embargo, este es el primer ejemplo que conozco de dónde ha sucedido esto con una inteína.

PNAS2015. DOI: 10.1073/pnas.1512777112 (Sobre los DOI).

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