Biología

El «ADN basura» podría ayudar a que la levadura sobreviva al estrés

Después de descartarlos inicialmente como basura, los investigadores han comenzado recientemente a
identifica & algunos de estos roles.

Al igual que las escenas eliminadas eliminadas de una película, algunas secuencias de nuestros genes terminan en el piso de la sala de despiece y las células no las usan para producir proteínas. Ahora, dos estudios encuentran que estos segmentos, conocidos como intrones, ayudan a la levadura a sobrevivir en tiempos difíciles. La investigación descubre otra posible función para un tipo de ADN que los científicos alguna vez pensaron que era inútil.

«Son resultados muy sólidos, muy convincentes y muy interesantes», dice el biólogo molecular evolutivo Scott Roy de la Universidad Estatal de San Francisco en California, quien no estaba conectado a los estudios . La investigación «abre un nuevo paradigma de lo que podrían hacer los intrones». También responde a la pregunta de por qué la levadura ha mantenido lo que antes se consideraba «ADN basura», dice el microbiólogo de la levadura Guillaume Chanfreau de la Universidad de California en Los Angeles. Ángeles.

Los intrones prevalecen en las plantas y los hongos, así como en los humanos y otros animales; cada uno de nuestros aproximadamente 20,000 genes tiene un promedio de ocho. Cuando una de nuestras células comienza a producir una proteína a partir de un gen en particular, las enzimas generan una copia de ARN que incluye los intrones. A continuación, la célula retira los intrones del ARN y empalma las porciones restantes de la molécula nuevamente. Esta molécula de ARN editada sirve como guía para construir la proteína. Eliminar los intrones requiere mucha energía y un complejo conjunto de cizallas moleculares que sugieren las secuencias evolucionadas para llevar a cabo funciones específicas. Después de descartarlos inicialmente como basura, los investigadores han comenzado recientemente a identificar & nbsp; algunos de estos roles. Por ejemplo, los intrones en algunos genes pueden ayudar a controlar & nbsp; la cantidad de proteínas correspondientes que fabrica la célula. Pero en la levadura de panadería, un organismo que ha abandonado la mayoría de sus intrones (tiene solo 295 para unos 6000 genes), las funciones de la mayoría de las secuencias son turbias. Los científicos que eliminaron intrones individuales, por ejemplo, descubrieron que en la mayoría de los casos los hongos no se alteraban.
Sin embargo, los investigadores generalmente no han observado la levadura en las condiciones que enfrentaría en la naturaleza, donde podría soportar períodos de escasez de alimentos que no ocurren en el laboratorio. Para determinar qué sucede durante la privación, el biólogo de ARN Sherif Abou Elela de la Universidad de Sherbrooke en Canadá y sus colegas eliminaron sistemáticamente los intrones de la levadura, produciendo cientos de cepas, a cada una de las cuales les faltaban todos los intrones de un gen. Luego, los investigadores desarrollaron combinaciones de estas cepas modificadas junto con hongos normales. Cuando la comida escaseaba, la mayoría de las cepas que carecían de intrones se extinguieron rápidamente, el equipo informa hoy en & nbsp; Nature. No podían competir con la levadura normal. Sin embargo, en cultivos con más nutrientes, la levadura alterada tenía la ventaja. «Si estás en buenos tiempos, es una carga» tener intrones, dice Abou Elela. «En los malos tiempos, es beneficioso». El biólogo molecular David Bartel del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge y sus colegas tuvieron la oportunidad de obtener resultados similares de manera independiente. Estaban midiendo las cantidades de diferentes moléculas de ARN en las células de levadura, y esperaban que la mayoría de los intrones se deterioraran rápidamente después de que fueran arrancados de su cadena de ARN parental. Pero como informan hoy en un documento separado en & nbsp; Nature, notaron que una gran cantidad de intrones se acumulaban & nbsp; en células que crecían en culturas abarrotadas. «Fue increíblemente extraño», dice el ex estudiante graduado de Bartel, Jeffrey Morgan, ahora biólogo molecular en la Universidad de Utah en Salt Lake City. Como el equipo de Abou Elela,
El grupo de Bartel encontró que los intrones ayudaban a la levadura bajo presión pero dañaban a las células que vivían en condiciones más favorables. Los científicos sospechan que los intrones ayudan a la levadura estresada a frenar el crecimiento. Aunque aún no está claro cómo estos intrones proporcionan sus beneficios, los dos estudios sugieren mecanismos similares. A medida que el ambiente de la levadura se vuelve áspero, los intrones se vuelven más abundantes y pueden obstruir de manera efectiva las cizallas moleculares que normalmente los eliminan de los ARN, ralentizando la síntesis de algunas proteínas y permitiendo que las células conserven sus recursos. Puede parecer un proceso complicado, pero «la evolución no siempre elige la solución más sencilla», dice Bartel.
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