Un nuevo e impactante artículo en la revista Cell revisa las funciones de los elementos transponibles (ET) y reporta un cambio de paradigma respecto a la visión de que los ET son ADN basura. El artículo, titulado «Transposable element DNA and RNA: Drivers of gene expression, evolution, and disease» (ADN y ARN de elementos transponibles: impulsores de la expresión génica, la evolución y las enfermedades), comienza señalando que los ET «componen casi la mitad de los genomas de los mamíferos y han moldeado la arquitectura del genoma, la organización de la cromatina y los paisajes transcripcionales». Una estadística ampliamente citada (véase aquí o aquí, por ejemplo) indica que los ET representan aproximadamente el 45% del genoma humano.

Un desafío directo al ADN basura

Al final del resumen, el nuevo artículo de Cell desafía directamente la visión de que los elementos transponibles representan ADN basura repetitivo:

Los ET pueden funcionar como promotores alternativos, exones, reguladores del empalme y moduladores del extremo 3′. También pueden actuar como potenciadores, impulsar la organización tridimensional (3D) del genoma y dar lugar a ARN largos no codificantes (lncRNA por su abreviación en inglés) que sirven como plataformas para reguladores transcripcionales y de la cromatina. Mecánicamente, la represión de los ET implica metilación del ADN, modificación de histonas, condensados ​​separados por fases, modificaciones del ARN, degradación del ARN y compartimentalización nuclear; sin embargo, esta represión puede eliminarse selectivamente durante el desarrollo o el estrés para ampliar el potencial regulador. Por lo tanto, los ET contribuyen a la identidad del tipo celular, las transiciones del desarrollo y las respuestas a estímulos ambientales, mientras que su desregulación está relacionada con trastornos humanos como la neurodegeneración, el cáncer y las enfermedades autoinmunes. Los ET también presentan un gran potencial traslacional como biomarcadores y herramientas para la ingeniería genética y celular. En resumen, la integración generalizada de los elementos transponibles (ET) como minigenes, andamios estructurales y elementos reguladores redefine nuestra visión del genoma: en lugar de un paisaje centrado en los genes y salpicado de «basura» repetitiva, el ADN de los mamíferos es un ecosistema rico en ET en el que estos impulsan las redes reguladoras de genes y la evolución.

La figura 4 del artículo proporciona un gráfico ilustrativo que enumera las múltiples funciones de los ET. Estas incluyen:

  • Afectan la arquitectura de la cromatina
  • Regulan la expresión génica
  • Actúan como silenciadores génicos
  • Actúan como potenciadores génicos
  • Funcionan como reguladores del empalme
  • Funcionan como exones
  • Funcionan como promotores alternativos

Como señala otro artículo, «la mayoría de las secuencias repetitivas del genoma humano derivan de elementos transponibles (ET)», lo que significa que las funciones de los ET tienen implicaciones directas para las funciones de grandes cantidades de ADN repetitivo.

La visión evolutiva estándar

Por supuesto, el artículo adopta la visión evolutiva estándar de que los elementos transponibles (ET) son oficialmente elementos genéticos que se reproducen aleatoriamente y no tienen ninguna función específica. Sin embargo, reconoce los datos que demuestran que los ET tienen «funciones reguladoras generalizadas y específicas de cada locus». Consideremos este pasaje revelador:

Aunque inicialmente se les denominó «basura genética», muchos elementos transponibles (ET) han sido utilizados (exaptados) por sus huéspedes, convirtiéndose así en una fuerza que moldea la arquitectura del genoma y la regulación génica.

[…]

La historia de los ET ejemplifica uno de los mayores cambios de paradigma en la biología moderna. Considerados antes parásitos genómicos egoístas o ADN basura, los ET se entienden ahora como componentes dinámicos y esenciales del genoma.

[…]

Estos conocimientos sitúan a los ET no como pasajeros pasivos, sino como módulos reguladores versátiles que operan en múltiples niveles de regulación génica. Proporcionan nuevos anclajes para bucles de cromatina mediante la unión a CTCF, generan ARN potenciadores que estabilizan las redes transcripcionales, aportan sitios de empalme que diversifican las isoformas proteicas y dan lugar a ARN largos no codificantes (lncRNA) que probablemente actúan como andamios para complejos modificadores de la cromatina. Desde esta perspectiva, los ET emergen como arquitectos multidimensionales de la plasticidad genómica, permitiendo una rápida adaptación e innovación a lo largo de escalas temporales evolutivas y celulares.

La nueva visión correcta

Este lenguaje resulta sorprendente viniendo de Cell, considerada a menudo la tercera revista más importante del mundo en biología (después de Nature y Science). El artículo informa que hemos presenciado «uno de los mayores cambios de paradigma en la biología moderna», alejándonos de la visión de que los elementos transponibles (ET) son «parásitos genómicos o ADN basura» o que el genoma es un «paisaje centrado en los genes salpicado de ADN repetitivo sin sentido». En cambio, la nueva visión correcta es que «el ADN de los mamíferos es un ecosistema rico en ET en el que estos impulsan las redes de regulación génica», que los ET son «componentes esenciales del genoma» y que desempeñan «funciones reguladoras generalizadas y específicas de cada locus».

¿Alguien pretende seguir sosteniendo que los ET, y las enormes cantidades de ADN repetitivo que representan, son simplemente ADN basura sin función?

Artículo publicado originalmente en inglés por Casey Luskin Ph.D. en Science & Culture

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