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Una carrera armamentística en la evolución

Resucitan proteínas de hace millones de años para ser “guardaespaldas” de bacterias actuales

Si en lugar de proteínas y bacterias hablásemos de momias, este sería el argumento perfecto para una trepidante película de aventuras. Pero aunque no haya momias ni faraones malditos, la historia de esta investigación no deja de ser sorprendente.

Desde la Universidad de Granada, un equipo de investigadores ha logrado “resucitar” tiorredoxina, una proteína ancestral con una antiguedad de miles de millones de años. Luego la han introducido en una bacteria de nuestro tiempo, concretamente una Escherichiacoli (E. Coli) y han descubierto que esa proteína protege a la bacteria frente a infecciones víricas.

El trabajo demuestra que se puede usar ingeniería genética para reconstruir una forma ancestral de la proteína tiorredoxina, y que al incluirla en E. Coli esta se vuelve resistente a la infección por el virus bacteriófago T7.

Según define José Manuel Sánchez Ruiz, catedrático del departamento de Química Física de la Universidad de Granada e investigador principal de este trabajo, esto es “una carrera armamentística en la evolución en toda regla”, ya que la tiorredoxina ha estado en continua evolución durante miles de millones de años para evitar ser secuestrada por el virus, pero el virus también ha evolucionado para secuestrar la proteína. “Lo que nosotros hemos hecho ahora es estropear y desmontar toda la estrategia del virus, al utilizar una proteína fósil en lugar de la actual”, señala Sánchez.

Este avance “puede tener importantes aplicaciones en el ámbito de la bioingeniería de plantas, ya que podría utilizarse para manipular las especies genéticamente y hacerlas resistentes a los virus que pueden causar efectos devastadores en cosechas”, fundamental en países excesivamente dependientes de un cultivo específico, donde una enfermedad viral puede tener “consecuencias desastrosas para la población”. De hecho, aunque los virólogos tienden a estudiar fundamentalmente las infecciones en humanos, la mayor parte de las veces los patógenos que más humanos matan son los que destruyen las cosechas y ocasionan las hambrunas, destaca Sánchez.

La reconstrucción

El proceso de reconstrucción de proteínas antiguas se hace en laboratorio a partir de los datos genéticos de muchos grupos de organismos emparentados (taxones) diferentes, y se hace de forma parecida a como proceden los lingüistas para la reconstrucción de lenguas extintas: a partir de cómo evoluciona una palabra se puede saber cómo era originalmente. Antes de llegar a identificar al perfecto “guardaespaldas” de la E.Coli, los investigadores probaron hasta siete reconstrucciones de tiorredoxinas primordiales, con edades comprendidas entre los 1.500 millones de años y los 4.000 millones de años para ver cuál funcionaba.

En el caso de las proteínas, mediante el análisis de muchas secuencias de proteínas actuales se hace la reconstrucción. La tiorredoxina es una de las proteínas más útiles para los investigadores porque, según explica Sánchez, “existe prácticamente desde el origen de la vida y está presente en todos los organismos modernos. el ser humano no puede vivir sin ella, ni tampoco la E. Coli”. A esto se suma que es justamente una de las proteínas que los virus bacteriófagos tiene que secuestrar para poder replicarse y sobrevivir.

Las tiorredoxinas antiguas alcanzaron diversos casos de éxito, algo que ya sorprendió a los investigadores “porque el organismo moderno es un entorno celular completamente diferente para la proteína. Las tiorredoxinas ancestrales tenían diferentes socios moleculares”, explica Sánchez. El equipo descubrió que cuanto más antiguas eran las proteínas resucitadas, menos funcionalidades tenían en organismos modernos pero, incluso al reconstruir proteínas cercanas al origen de la vida, son capaces de mostrar alguna funcionalidad.

En un siguiente paso tendrán que ser capaces de aplicar el procedimiento a las plantas, no con genes de bacterias antiguas, sino con genes de la misma planta. Una alteración genética relativamente pequeña, “un cambio comparativamente pequeño en un gen que la planta ya tiene”.

Referencias: Cell Reports

Fuente e imágenes interiores: Canal UGR (1- Microfotografía electrónica de barrido coloreada de E. Coli – NIAID: Flickr. 2- Parte del grupo de investigación de la UGR responsable de este trabajo.)

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