Cómo el ADN de nuestras mitocondrias llega a nuestros genomas

Los científicos han demostrado que en aproximadamente 1 de cada 4000 nacimientos, parte del código genético de nuestras mitocondrias, las «baterías» que alimentan nuestras células, se inserta en nuestro ADN, revelando una nueva y sorprendente visión de cómo evolucionaron los humanos.

En un estudio publicado hoy en templar la naturalezaInvestigadores de la Universidad de Cambridge y la Universidad Queen Mary de Londres han demostrado que el ADN mitocondrial también aparece en algunos ADN del cáncer, lo que sugiere que actúa como un emplasto adhesivo para tratar de reparar el daño en nuestro código genético.

Las mitocondrias son pequeños ‘orgánulos’ ubicados dentro de nuestras células, donde funcionan como baterías, proporcionando energía en forma de molécula de ATP para alimentar las células. Cada mitocondria tiene su propio ADN, el ADN mitocondrial, que es diferente del resto del genoma humano, que está formado por ADN nuclear.

El ADN mitocondrial se transmite línea madreEs decir, lo heredamos de nuestras madres, no de nuestros padres. pero, Un estudio publicado en PNAS en 2018 Investigadores del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati en los EE. UU. informan evidencia de que parte del ADN mitocondrial se ha transmitido del padre.

Para investigar estas acusaciones, el equipo de Cambridge Observé el ADN de más de 11.000 familias Fueron reclutados para el Proyecto 100,000 Genomas en Inglaterra, en busca de patrones similares a la herencia paterna. El equipo de Cambridge descubrió que el ADN mitocondrial insertado en el ADN de algunos niños no estaba presente en el ADN de sus padres. Esto significa que el equipo de EE. UU. puede haber llegado a conclusiones equivocadas: lo que observaron no fue el ADN mitocondrial heredado del padre, sino estas inserciones.

Ahora, al extender este trabajo a más de 66,000 personas, el equipo ha demostrado que las nuevas inserciones ocurren todo el tiempo, lo que muestra una nueva forma en la que evolucionan nuestros genomas.

El profesor Patrick Chenry, de la Unidad de Biología Mitocondrial del Consejo de Investigación Médica y del Departamento de Neurociencias Clínicas de la Universidad de Cambridge, explicó: «Hace miles de millones de años, una célula animal primitiva adquirió bacterias que se convirtieron en lo que ahora llamamos mitocondrias. Estas proporcionan energía a la célula para permitirle funcionar normalmente, mientras elimina oxígeno, que es tóxico en niveles altos. Con el tiempo, partes de estas mitocondrias primitivas han migrado a Nucleo celularpermitiendo que sus genomas se comuniquen entre sí.

«Se pensó que todo esto sucedió hace mucho tiempo, principalmente antes de que nos formáramos como especie, pero lo que descubrimos es que eso no es cierto. Podemos ver que esto sucede ahora, con partes de los genes mitocondriales que se transcodifican en el genoma nuclear de forma medible».

El equipo estima que el ADN mitocondrial se transcribe en ADN en aproximadamente uno de cada 4000 nacimientos. Si esa persona tuviera hijos, esas entradas se transmitirían: el equipo descubrió que la mayoría de nosotros tenemos cinco de las nuevas entradas, y uno de cada siete (14 %) lleva la más reciente. Una vez en su lugar, las entradas a veces pueden dar lugar a muy enfermedades rarasincluida una rara forma hereditaria de cáncer.

No está claro exactamente cómo se inserta el ADN mitocondrial, ya sea directamente oa través de un intermediario, como el ARN, pero el profesor Chenry dice que es probable que ocurra dentro de las células del óvulo de una madre.

Cuando el equipo analizó las secuencias de 12 500 muestras de tumores, descubrió que el ADN mitocondrial era más común en el ADN tumoral, apareciendo en aproximadamente uno de cada 1000 casos de cáncer y, en algunos casos, se insertó ADN mitocondrial. las razones cáncer.

«Nuestro código genético nuclear se rompe y se repara todo el tiempo», dijo el profesor Chenry. “El ADN mitocondrial parece comportarse casi como una curita, un emplasto adhesivo para ayudar a la energía nuclear. codigo genetico arreglarse solo A veces esto funciona, pero en raras ocasiones puede empeorar las cosas o provocar el desarrollo de tumores».

Más de la mitad (58%) de las inserciones se realizaron en regiones del genoma que codifican proteínas. En la mayoría de los casos, el cuerpo reconoce y silencia el ADN mitocondrial invasor en un proceso conocido como metilación, en el que la molécula se adhiere a la entrada y la apaga. Un proceso similar ocurre cuando los virus pueden insertarse en nuestro ADN. Sin embargo, este método de silenciamiento no es perfecto, ya que algunas inserciones de ADN mitocondrial se transcriben y se mueven alrededor del propio núcleo.

El equipo buscó evidencia de que podría estar sucediendo lo contrario, que el ADN mitocondrial absorbe fragmentos de nuestro ADN, pero no encontró nada. Es probable que haya muchas razones por las que este es el caso.

Primero, las células contienen solo dos copias de ADN nuclear, pero hay miles de copias de ADN mitocondrial, por lo que las posibilidades de romper el ADN mitocondrial y pasarlo al núcleo son mucho mayores que al revés.

En segundo lugar, el ADN mitocondrial está empaquetado dentro de dos membranas y no hay agujeros en la membrana, por lo que sería difícil que el ADN entrara. Por el contrario, si el ADN mitocondrial pudiera escapar, los agujeros en la membrana que rodea al ADN mitocondrial le permitirían pasar con relativa facilidad.

El profesor Sir Mark Caulfield, director adjunto de Salud de la Universidad Queen Mary de Londres, dijo: «Estoy muy contento de que el proyecto 100 000 Genomas haya desbloqueado la interacción dinámica entre el ADN mitocondrial y nuestro genoma en el núcleo celular. Esto identifica un nuevo papel en reparación del ADN, pero también puede conducir a veces a una enfermedad rara, o incluso a un tumor maligno”.