Todos los animales, desde esponjas marinas hasta humanos de hoy en día, evolucionaron en un mundo repleto de microbios. Estos microorganismos unicelulares ahora cubren prácticamente todas las superficies de nuestros cuerpos y son tan parte de nuestra biología como la nuestra.tejidos y órganos. Educan nuestro sistema inmunológico, regulan nuestro metabolismo y, como resultado, incluso influyen en nuestro comportamiento.
Los investigadores de Duke han demostrado que los microbios pueden controlar las acciones de sus huéspedes animales manipulando la maquinaria molecular de las células animales, desencadenando patrones de expresión génica que, en consecuencia, contribuyen a la salud y la enfermedad. El trabajo, que se realizó en peces cebra y ratones, podríatienen implicaciones para las enfermedades intestinales inflamatorias humanas como la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa. Los hallazgos aparecen en la revista Investigación del genoma .
"Nuestros resultados sugieren que partes antiguas de nuestro genoma e interacciones antiguas con nuestros microbios son relevantes para las enfermedades humanas modernas", dijo John F. Rawls, Ph.D., autor principal del estudio y profesor asociado de genética moleculary microbiología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke.
En los últimos años, los científicos han descubierto abundantes vínculos entre nuestros billones de bacterias, virus y hongos residentes, conocidos colectivamente como el microbioma, y un espectro de afecciones humanas, que van desde la anorexia hasta la diabetes. Pero Rawls dice que persisten brechas importantes ennuestra comprensión de cómo estos microbios influyen en la salud y causan enfermedades en los humanos y en otros miembros del reino animal.
Rawls adopta lo que él llama un enfoque de "conservación evolutiva" para identificar los fundamentos genéticos de animales relacionados de forma distante que también pueden ser relevantes para la salud humana. En este estudio, Rawls investigó el impacto que el microbioma podría tener en el genoma de un animal mediante el estudioregiones específicas del genoma que regulan qué genes se activan o desactivan en un momento dado o en un tejido dado. Algunas de estas regiones pueden mantener los filamentos de ADN empaquetados en bobinas apretadas, ocultándolos de la maquinaria responsable de traducir el código genéticoOtros, conocidos como potenciadores, reclutan proteínas especiales llamadas factores de transcripción a sitios designados alrededor de un gen para activarlo.
Un estudiante graduado en el laboratorio de Rawls, James M. Davison, comparó estas regiones genéticas en dos grupos de ratones: uno que no tenía gérmenes y otro que tenía las barrigas cargadas de microbios. Descubrió que una gran cantidad de potenciadores se comportaronde manera diferente en presencia de microbios. Cuando miró más de cerca, descubrió que algunos de estos elementos unían una proteína llamada Hnf4a, un antiguo factor de transcripción animal que previamente había estado implicado en una serie de enfermedades humanas, incluidas las enfermedades inflamatorias intestinales, la obesidad y la diabetes..
Al comparar secuencias de genes entre diferentes especies animales, incluidos humanos, ratones y pez cebra, Davison pudo demostrar que a lo largo de la evolución, Hnf4a parece proteger contra las contribuciones microbianas a las enfermedades inflamatorias del intestino. Davison demostró que los microbios pueden desactivar parcialmenteHnf4a en ratones y pez cebra y tal vez obstruya su papel protector. Cuando Hnf4a está completamente desactivado, los microbios estimulan patrones de expresión génica en animales que están asociados con enfermedades inflamatorias del intestino.
"Descubrimos que los microbios ejercen una influencia previamente no apreciada en un factor de transcripción que comparte un lugar muy antiguo e interesante en nuestro patrimonio como animales, pero que también está claramente involucrado en la enfermedad humana", dijo Davison, autor principal del estudio."El hecho de que hayamos observado efectos similares en el pez cebra y los ratones sugiere que esta es una característica común de las interacciones huésped-microbio que podrían haber existido en nuestros ancestros comunes vertebrados".
Los investigadores aún no saben exactamente cómo los microbios desactivan Hnf4a, pero tienen una serie de hipótesis. Por ejemplo, los microbios podrían de alguna manera bloquear los puntos de aterrizaje de la proteína en el ADN, o podrían inactivar la actividad de unión al ADN de la proteína modificando elproteína en sí misma. Tampoco saben si los subconjuntos específicos de microbios son más manipuladores que otros. Rawls dice que si pueden resolver eso, podrían apuntar a nuevas estrategias microbianas o farmacéuticas para restaurar los poderes protectores de Hnf4a para promover la salud humana.
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Materiales proporcionados por Universidad de Duke . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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