Por vez primera, investigadores encontraron priones en cepas salvajes de levadura, y mostraron de que manera pueden ayudar a los organismos a resistir estrés ambiental.
Por Anne Trafton, MIT News Office. Original (en inglés).
Proteínas mal dobladas llamadas priones son mejor conocidas por causar enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad Creutzfeldt-Jakob y la enfermedad de las vacas locas (Encefalopatía espongiforme bovina). Sin embargo, un nuevo estudio realizado por científicos en el Instituto Whitehead del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts) encontró que también juegan un papel mucho más benéfico.
El equipo de investigadores, liderado por Susan Lindquist, ha mostrado que en la levadura, los priones despiertan genes que pueden ayudar a la levadura a sobrevivir estrés ambiental. Además, estas nuevas características pueden ser pasadas a la descendencia, contribuyendo a la evolución de una manera inesperada.
Lindquist, un profesor de biología en el MIT, propuso por primera vez este mecanismo evolucionario hace más de una década, pero muchos científicos se resistieron a la idea por que nadie podía encontrar evidencia de que los priones existieran en cepas “salvajes” de levadura, a diferencia de las cepas de laboratorio utilizadas para estudios genéticos.
En una revista académica publicada en la edición del 15 de febrero de Nature, los investigadores probaron casi 700 cepas de levadura salvaje y encontraron priones en un tercio de ellas.
“Ahora tenemos evidencia de que estos elementos existen en la naturaleza y pueden influenciar la adaptación a una variedad de estrés que son relevantes a la sobrevivencia del organismo”, dijo Dan Jarosz, un postdoctorado en el laboratorio de Lindquist y uno de los autores líderes de la revista académica.
El otro autor principal es Randal Halfmann, ahora en el Centro Médico Suroeste de la Universidad de Texas.
Pagando sus apuestas
Los priones son conformaciones anormales de proteínas normalmente encontradas en células; las versiones mal dobladas pueden tener impresionantes efectos.
Estudios previos en cepas de laboratorio de levadura han mostrado que un prión llamado PSI+ puede formar grupos que interfieren con la habilidad de una célula de leer su propia información genética. Normalmente, instrucciones de ADN son copiadas en una molécula conocida como mensajero ARN (mRNA), el cual es leído entonces por ribosomas, donde las proteínas son ensambladas. El prión PSI+ previene que el ribosoma se detenga en el lugar correcto, así que continúa agregando a la proteína, generando potencialmente una cepa notable.
Bajo circunstancias normales, los priones aparecen en solo una de un millón de células de levadura. Su presencia actúa como un mecanismo de cobro de apuestas para la población: Si la adaptación del prión resulta no ser apta para sobrevivencia, la población pierde muy pocas células. Interesantemente, cuando el entorno se vuelve estresante, los priones comienzan a aparecer a una taza más alta. “Cuando las cosas no van bien, las células incrementan la frecuencia a la que apuestan”, dice Lindquist.
En este estudio, los investigadores encontraron evidencia de PSI+ en 10 cepas salvajes; otro prión bien conocido, MOT3+, fue encontrado en seis cepas salvajes. Para probar elementos priones previamente desconocidos, expusieron las cepas a un químico que saca PSI+ y MOT3+ fuera de su estado de prión, y encontraron que 255 cepas demostraron niveles notables tras este tratamiento. Aproximadamente 40 por ciento de esas cepas probaron ser benéficas al crecimiento en una docena de diferentes condiciones ambientales probadas, incluyendo entornos acídicos o en la presecia de drogas anti-hongos o altos niveles de etanol.
“Una cosa es decir que es posible, otra es mostrar que realmente ocurre en lo salvaje”, dice Alex Lancaster, un estudiante investigador en el laboratorio de Lindquist y un autor de la revista académica. “Esto sirve para mostrar que esto es algo que realmente podría hacer una diferencia en términos de la evolución de la levadura, y potencialmente también otros organismos”.
Las características inducidas por priones pueden ser pasadas a generaciones futuras, inicialmente a través de heredar los mismos priones, y subsecuentemente a través de mutaciones genéticas. Esto es, los rasgos pueden ser codificados en el genoma si ocurre una mutación que cause que el gen sea leído más allá de donde debería de serlo.
La nueva revista académica representa un “gran paso adelante” para entender el papel de los priones en la evolución de la levadura, dice Yury Chernoff, un profesor de nanobiología en el Instituto de Tecnología de Georgia. “Ahora podrás convencer a la gente de que no puedes seguir ignorando priones cuando hablas de conceptos evolucionarios”, dice Chernoff, quien no fue parte del equipo investigador.
Los investigadores del MIT trabajan ahora con científicos en la Universidad de Californio en San Francisco para determinar exactamente como los priones que identificaron en este estudio dan paso a nuevas características observadas en levadura. También buscan evidencia de que los priones tienen efectos similares en otros organismos.
Reimpreso con permiso de MIT News.
Fuente
http://web.mit.edu/ (en español)