Los genes humanos pueden salvar la levadura
WIKIMEDIA, LILLY_MA Una gran cantidad de genes humanos pueden sustituir a sus homólogos defectuosos en la levadura y evitar que los microorganismos mueran, según un artículo publicado hoy (21 de mayo) en Science. De más de 400 reemplazos de genes de humanos a levaduras realizados, casi el 50 por ciento fueron efectivos para compensar una función vital faltante.
“Nadie ha llevado a cabo un estudio evolutivo de este tipo antes y ciertamente no de esta escala,” dijo Nevan Krogan de la Universidad de California, San Francisco, quien no participó en el trabajo. «Es bastante satisfactorio ver que la mitad de los genes podrían complementar [la función de la levadura] porque justifica seguir trabajando en la levadura como modelo». . . para ayudar a entender los genes humanos.”
Bakers’ La levadura (Saccharomyces cerevisiae) compartió un ancestro común con los humanos hace unos mil millones de años. Y esta relación, aunque lejana, significa que “cuando leemos el ADN…
Estos genes compartidos pueden parecer similares, pero Marcotte quería ponerlos a prueba, preguntándose: ¿Son intercambiables? Es decir, ¿podría el gen que codifica una proteína humana reemplazar al gen correspondiente en una célula de levadura? Tales experimentos se han realizado para una serie de genes individuales, pero faltaba un enfoque sistemático a gran escala. Queríamos probar tantos genes como fuera posible, dijo Marcotte.
El equipo eligió los genes de prueba en función de dos criterios: que la versión de levadura del gen estuviera presente en una sola copia y que cumplía una función crítica para la supervivencia celular. Usando cepas de levadura en las que estos genes críticos podían desactivarse a voluntad, el equipo probó si la transferencia del gen humano equivalente u ortólogo podría salvar a la levadura de la muerte.
Cuarenta y tres por ciento de los 414 los reemplazos de genes que realizó el equipo podrían rescatar los defectos de crecimiento de las levaduras. Al incorporar datos de experimentos de sustitución informados anteriormente, ese porcentaje aumentó a 47.
El equipo pasó a examinar si los pares de ortólogos que podían intercambiarse con éxito tenían alguna característica común. Los pares de proteínas muy similares (que comparten más del 50 por ciento de sus secuencias de aminoácidos) tenían más probabilidades de ser intercambiables. Sin embargo, para pares ortólogos en el rango medio (20 por ciento a 50 por ciento de secuencia de aminoácidos compartida), el grado de similitud no tuvo influencia. Eso fue bastante sorprendente, dijo Marcotte, porque asumimos que cuanto más similares fueran, más probable sería que reemplazaran [función].
En cambio, el factor más predictivo para la capacidad de intercambio de un par era si otros genes en la misma vía o complejo también eran intercambiables. Por ejemplo, los conjuntos de genes implicados en la biosíntesis de esteroles y en el complejo de proteosomas, la eliminación de basura de las células, eran casi todos reemplazables, pero la mayoría de los conjuntos de genes implicados en la replicación y reparación del ADN no lo eran.
Parece que si un El proceso en su conjunto ha divergido entre la levadura y los humanos, luego sus proteínas han cambiado todas juntas, dijo Madan Babu del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica en el Reino Unido, que no participó en el trabajo. Si no puedes reemplazar algunas de las subunidades de la maquinaria de reparación del ADN, entonces no puedes reemplazar ninguna de ellas.
Los resultados podrían tener implicaciones para la investigación médica, dijo Babu. Por ejemplo, en la población humana hay muchos individuos que portan polimorfismos de un solo nucleótido y es casi imposible probar cuál es el efecto de estos [en la proteína], dijo. Pero, si la proteína se puede intercambiar en células de levadura, entonces podría poner cien variantes diferentes del ortólogo humano y, por ejemplo, podría detectar rápidamente si son sensibles a la presencia de este o aquel fármaco.
Ese es el tipo de experimentos que este estudio ahora nos dice que son conceptualmente posibles, agregó.
AH Kachroo et al., Systematic humanization of yeast los genes revelan funciones conservadas y modularidad genética, Science, 348:921-25, 2015.
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