Observan el secreto de la diversidad evolutiva

¿Cómo se genera la diversidad biológica? ¿Cómo evolucionan los organismos hacia nuevas variantes?

Un nuevo estudio realizado por el European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI), en colaboración con la Unvirsidad de Washington (EEUU), ha demostrado que una clave fundamental está en las proteínas: la diversidad biológica necesaria para la evolución puede ser generada por los cambios en modificaciones en estas moléculas, afirman.  

Los resultados de esta investigación, publicados en Science, proporcionan información valiosa sobre cómo las diferentes especies se adaptan a diferentes ambientes, y podría arrojar luz sobre cómo evolucionan los patógenos o el cáncer, para hacerse resistentes a los fármacos.

Proteínas que adquieren nuevas funciones

Hasta ahora, el estudio sobre las causas de la diversidad genética se había centrado en gran medida en la expresión génica, que controla la cantidad de producción de las proteínas y en qué tejidos se da dicha producción.

Sin embargo, este equipo de investigadores ha estudiado otro aspecto de las proteínas: un mecanismo celular que controla la forma en que estas adquieren nuevas funciones.

En general, las proteínas son controladas por otras proteínas por medio de un proceso conocido como 'modificación posttraduccional' (PTM, por sus siglas en inglés), que se da en los pasos finales de la síntesis proteíca y, por lo tanto, de la expresión génica.

Gracias a las PTM, durante la evolución y a través de mutaciones las proteínas pueden adquirir nuevas funciones, encenderse o apagarse en diferentes momentos o ir a lugares distintos de la célula. Un tipo de PTM es la fosforilación, que básicamente consiste en la adición de un grupo fosfato a cualquier otra molécula. Esta adición es un mecanismo rápido y versátil de regulación de las proteínas.

Estudios previos no habían considerado las PTM como un factor importante en la generación de diversidad, pero la investigación actual ha hallado que sólo unas pocas mutaciones de este tipo pueden tener un gran impacto en el funcionamiento de  las proteínas y de las células.

Cambios constantes

"No sabíamos que estas mutaciones podían tener consecuencias tan significativas", afirman los autores del estudio.

Su hallazgo ha sido posible gracias a novedosos métodos experimentales y computacionales, con los que han logrado reconstruir la historia evolutiva de los puntos de control de la fosforilación en 18 especies unicelulares diferentes.

Así, se determinó durante cuánto tiempo han existido estos puntos, cuando fueron adquiridos, y la rapidez con que han cambiado a través de las especies a lo largo de  millones de años.

Implicaciones para el cáncer

Conocer la diversidad generada por las PTM resulta importante para luchar contra la el  cáncer, ya que algunos medicamentos contra esta enfermedad se basan en bloquear  tumores mediante el bloqueo de la vía de señalización que permite que el tumor crezca, esto es, en ‘impedir” la expresión de proteínas.

Pero, a través de mutaciones, el cáncer encuentra maneras de crear nuevas PTM y vías de señalización. Profundizar en estos mecanismos, por tanto, podría ayudar al desarrollo de nuevas terapias que los impidan.

Referencia bibliográfica:

Studer RA, et al. Evolution of protein phosphorylation across 18 fungal species. Science (2016). DOI: 10.1126/science.aaf2144.