Desde que Barbara McClintock de Carnegie Institution recibió su Premio Nobel por su descubrimiento de los genes saltarines en 1983, hemos aprendido que casi la mitad de nuestro ADN está formado por genes saltarines, llamados transposones. Dada su capacidad de saltar alrededor del genoma en el desarrolloespermatozoides y óvulos, su invasión provoca daños en el ADN y mutaciones. Esto a menudo conduce a la esterilidad animal o incluso a la muerte, amenazando la supervivencia de las especies. La gran abundancia de genes saltarines implica que los organismos han sobrevivido a millones, si no miles de millones, de invasiones de transposones. Sin embargo,poco se sabe de dónde proviene esta adaptabilidad.
Ahora, un equipo de investigadores de Carnegie descubrió que, al saltar la invasión de genes, las células madre reproductoras aumentan la producción de elementos de ARN no codificantes piRNA que suprimen su actividad y activan un proceso de reparación del ADN que permite el desarrollo normal del óvulo. Los resultadosse publican en la edición del 1 de noviembre de 2018 de Célula del desarrollo .
Los investigadores estudiaron los genes de salto en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster, un modelo clásico para estudiar los genes de salto en el desarrollo de espermatozoides y óvulos. Para establecer un sistema poderoso que estudie la adaptación del gen de salto, los investigadores necesitaban una herramienta para controlar su actividad.Se sabe desde hace cuatro décadas que la temperatura ambiental influye en la severidad de la esterilidad en la mosca de la fruta al saltar la invasión genética. A temperaturas de 77 grados F 25 grados C, la descendencia tiene ovarios estériles, mientras que a 64 grados F 18 grados Cla descendencia tiene ovarios completamente desarrollados y fértiles.
"Debido a que la temperatura era ampliamente conocida por afectar la esterilidad, decidimos cuantificar las tasas de actividad de este gen saltador a diferentes temperaturas. Descubrimos que la tasa de movilización del gen saltador era siete veces mayor a 77 grados F en las células madre ováricas,lo que significa que simplemente podemos usar la temperatura para controlar la intensidad de la invasión de los genes saltarines ", comentó Sungjin Moon, el primer autor del artículo.
El grupo de investigación junior, dirigido por Staff Associate, Zhao Zhang incluyó a Sungjin Moon de Carnegie, Madeline Cassani, Yu An Lin, Lu Wang y Kun Dou. Con este conocimiento, el equipo estableció el ovario adulto como una plataforma poderosa para descubrir elmecanismo de adaptación subyacente. Descubrieron que las células madre reproductivas usan una respuesta adaptativa novedosa para "domesticar rápidamente" los elementos invasores activando el llamado punto de control del daño del ADN. Este es un proceso que activa una pausa en el ciclo celular, antes de la división celular,para reparar el ADN dañado. Se descubrió que un componente de punto de control, llamado Chk2, era clave. Esta pausa en el proceso de reparación amplificó la producción de piRNA, esos elementos de ARN no codificantes que silencian los genes saltarines. Descubrieron que este período de pausa esnecesario para la adaptación y para silenciar permanentemente los genes saltadores invasores, lo que permitió la producción normal de óvulos que podría comenzar en cuatro días.
"La invasión de genes de salto desencadena una inestabilidad genómica catastrófica en todos los organismos", comentó Zhao Zhang. "Reducen en gran medida la viabilidad o fertilidad de los animales invadidos y pueden conducir a una crisis de población. Creemos que la capacidad de las células madre reproductoras puede aumentar rápidamenteadaptar y restaurar la fertilidad de esta manera permite a las especies resistir tal colapso poblacional. Este mecanismo es un eje central para la supervivencia de las especies ".
Este trabajo fue apoyado por la subvención de los Institutos Nacionales de Salud a ZZ DP5 OD021355 y la dotación de la Institución Carnegie para la Ciencia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Institución Carnegie para la Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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