Los científicos han descubierto una enzima llamada PUCH que es fundamental para detener la propagación de secuencias de ADN parásito en nuestros genomas. Este hallazgo podría proporcionar información sobre cómo nuestros cuerpos reconocen y combaten amenazas internas, como parásitos genómicos, y amenazas externas, como virus y bacterias.
El equipo del profesor René Ketting del Instituto de Biología Molecular (IMB) de Mainz, Alemania, y el equipo del Dr. Sebastian Falk del Laboratorio Max Perutz de Viena, Austria, descubrieron una nueva enzima PUCH que previene la propagación del ADN parásito en nuestro genoma. Este avance podría proporcionar una comprensión más profunda de cómo nuestros sistemas reconocen y combaten los patógenos, ayudando a combatir las infecciones.
Nuestras células están constantemente bajo el ataque de millones de invasores extraños, como virus y bacterias. Para evitar que enfermemos, nuestro cuerpo tiene un sistema inmunológico: un grupo completo de células dedicadas a detectar y destruir a estos invasores. Sin embargo, nuestras células enfrentan amenazas no sólo de enemigos externos, sino también internos.
Un sorprendente 45% de nuestro genoma está formado por miles de parásitos genómicos, secuencias repetitivas de ADN llamadas elementos transponibles (TE). Los TE están presentes en todos los organismos pero no tienen una función específica. Sin embargo, pueden ser peligrosos. Los TE también se denominan "genes saltarines" porque pueden copiarse y pegarse en nuevas ubicaciones de nuestro ADN.
Este es un problema importante porque puede provocar mutaciones que hagan que nuestras células dejen de funcionar correctamente o se vuelvan cancerosas. Entonces, mientras los TE intentan reproducirse, casi la mitad de nuestro genoma participa constantemente en una guerra de guerrillas con la otra mitad, mientras nuestras células intentan impedir que se propaguen.
¿Cómo luchan nuestras células contra estos enemigos internos? Afortunadamente, nuestras células han desarrollado un sistema de defensa genómico compuesto de proteínas especializadas que cazan los TE y evitan que se repliquen. En un nuevo artículo publicado en Nature, René Ketting y Sebastian Falk y su equipo de investigación informan sobre su descubrimiento de PUCH, un tipo de enzima completamente nuevo y previamente desconocido que es clave para este sistema de defensa del genoma. Descubrieron que PUCH desempeña un papel crucial en la producción de pequeñas moléculas llamadas piRNA, que detectan los TE cuando intentan "saltar". Luego activan el sistema de defensa del genoma, bloqueando los TE antes de que puedan adherirse a nuevas ubicaciones en nuestro ADN.
Los investigadores descubrieron PUCH en células del gusano Caenorhabditis elegans, un invertebrado simple comúnmente utilizado en la investigación biológica. Sin embargo, estos hallazgos también pueden arrojar luz sobre cómo funciona nuestro propio sistema inmunológico. PUCH se caracteriza por una estructura molecular única llamada pliegue de Schlafen.
Las enzimas con el pliegue de Schlafen también se encuentran en ratones y humanos, y parecen desempeñar un papel en la inmunidad innata, la primera línea de defensa del cuerpo contra virus y bacterias. Por ejemplo, algunas proteínas Schlafen interfieren con la replicación viral humana. Por otro lado, algunos virus, como el virus de la viruela simica, también pueden utilizar proteínas Schlafen para atacar los sistemas de defensa de las células. René Ketting sospecha que la proteína Schlafen puede desempeñar un papel más amplio y conservado en la inmunidad de muchas especies, incluida la humana.
"Las proteínas Schlafen pueden representar un vínculo molecular previamente desconocido entre las respuestas inmunes de los mamíferos y los mecanismos altamente conservados basados en ARN que controlan los TE", dijo Ketting, quien también es profesor de biología en la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU). Si es así, las proteínas Schlafen pueden representar un mecanismo de defensa común, tanto contra enemigos externos como virus y bacterias, como contra enemigos internos como los TE.
Sebastian Falk añadió: "Es concebible que la proteína Schlafen haya sido rediseñada para convertirla en una enzima que protege a las células de secuencias de ADN infecciosas como las TE. Este descubrimiento puede afectar profundamente nuestra comprensión de la biología de la inmunidad innata".