Descubren el gen que permite a los gusanos regenerar sus cuerpos: también está presente en humanos

Un estudio dirigido por la profesora de Biología Organísmica y Evolutiva Mansi Srivastava y su equipo de investigadores está arrojando una nueva luz sobre cómo los animales logran la hazaña de regenerar partes de sus cuerpos, descubriendo una serie de interruptores de ADN que parecen controlar los genes para el restablecimiento celular, se señaló en un artículo publicado el 15 de marzo en Science.

Usando gusanos pantera de tres bandas (Hofstenia miamia) para probar el proceso, Srivastava y Andrew Gehrke, un becario postdoctoral que trabajaba en su laboratorio, encontraron que una sección de ADN no codificante que controla la activación de un "gen de control maestro" llamado respuesta temprana de crecimiento, o EGR. Una vez que está activo, EGR controla una serie de otros procesos al activar o desactivar otros genes.

"Lo que encontramos es que este gen maestro único se activa [y activa] los genes durante la regeneración", dijo Gehrke. "Básicamente, lo que está sucediendo es que las regiones no codificadas están indicando a las regiones codificadas que se activen o desactiven, por lo que una buena forma de pensar es que son interruptores".

"Muchas de esas partes del genoma muy compactas en realidad se vuelven más abiertas", dijo, "porque hay interruptores reguladores que tienen que activar o desactivar los genes. Así que uno de los grandes hallazgos en este documento es que el genoma es muy dinámico y realmente cambia durante la regeneración a medida que se abren y cierran diferentes partes".

Antes de que Srivastava y Gehrke pudieran comprender la naturaleza dinámica del genoma del gusano, tenían que ensamblar su secuencia, una simple hazaña en sí misma.

"Estamos lanzando el genoma de esta especie, lo cual es importante porque es el primero de este tipo. Hasta ahora no había ninguna secuencia completa del genoma disponible", dijo Srivastava

También es digno de mención, agregó, porque el gusano pantera de tres bandas representa un nuevo sistema modelo para estudiar la regeneración, destacó The Harvard Gazette.

"El trabajo previo en otras especies nos ayudó a aprender muchas cosas sobre la regeneración", dijo. "Pero hay algunas razones para trabajar con estos nuevos gusanos". Por un lado, están en una posición filogenética importante. "Entonces, la forma en que se relacionan con otros animales  nos permite hacer afirmaciones sobre la evolución".

La otra razón, dijo, es que "son realmente grandes ratas de laboratorio. Los coleccioné en el campo en Bermudas hace algunos años durante mi postdoctorado, y desde que los incorporamos al laboratorio son susceptibles de contar con muchas más herramientas que otros sistemas".

Si bien esas herramientas pueden demostrar la naturaleza dinámica del genoma durante la regeneración, Gehrke pudo identificar hasta 18.000 regiones que cambian, lo que es importante, dijo Srivastava, es el significado que pudo obtener al estudiarlas. Ella dijo que los resultados muestran que la EGR actúa como un interruptor de encendido para la regeneración: una vez que se enciende, se pueden llevar a cabo otros procesos, pero sin eso, no sucede nada.

La prueba de que puede hacerse ya está probada en animales

Cuando se trata de la regeneración, sabemos que algunos animales son capaces de realizar increíbles hazañas. Si cortas la pierna de una salamandra, volverá a crecer. Cuando son amenazados, algunos geckos dejan caer sus colas para distraer a su depredador, solo para volver a crecer más tarde.

Otros animales llevan el proceso aún más lejos. Los gusanos, las medusas y las anémonas de mar planarios realmente pueden regenerar sus cuerpos después de ser cortados por la mitad.

Si bien el estudio revela nueva información sobre cómo funciona el proceso en los gusanos, también puede ayudar a explicar por qué no funciona en los seres humanos.

"Resulta que EGR, el gen maestro y los otros genes que se activan y desactivan en el curso de la corriente están presentes en otras especies, incluidos los humanos", explicó Gehrke.

"La razón por la que llamamos a este gen en los gusanos EGR es porque cuando miras su secuencia, es similar a un gen que ya se ha estudiado en humanos y otros animales", dijo Srivastava. "Si tienes células humanas en un plato y las estresas, ya sea mecánicamente o si les pones toxinas, expresarán la EGR de inmediato".

La pregunta es: "Si los humanos pueden activar la EGR, y no solo encenderla, sino hacerlo cuando nuestras células están heridas, ¿por qué no podemos regenerarnos? La respuesta puede ser que si EGR es el interruptor de encendido, creemos que el cableado es diferente", cuestionó Srivastava.

"Con lo que habla EGR en células humanas puede ser diferente a lo que está hablando en el gusano pantera de tres bandas, y lo que Andrew ha hecho con este estudio es encontrar una manera de llegar a este cableado. Así que queremos averiguar cuáles son esas conexiones y luego aplicarlas a otros animales, incluidos los vertebrados que solo pueden hacer una regeneración más limitada".

"Ahora que sabemos qué son los conmutadores para la regeneración, estamos encontrando los involucrados en el desarrollo y si son los mismos o si se trata de un proceso diferente", mencionó Srivastava.

El equipo también está trabajando para comprender las formas precisas en que EGR y otros genes activan el proceso de regeneración, tanto para los gusanos pantera de tres bandas como para otras especies.

"Sólo alrededor del 2 por ciento del genoma produce cosas como proteínas", dijo Gehrke. "Queríamos saber: ¿Qué hace el otro 98 por ciento del genoma durante la regeneración de todo el cuerpo? Las personas han sabido por algún tiempo que muchos cambios en el ADN que causan enfermedades se encuentran en regiones no codificantes … pero ha sido subestimado por un proceso como la regeneración de todo el cuerpo.

"Creo que solo hemos arañado la superficie", continuó. "Hemos visto algunos de estos interruptores, pero hay un aspecto completamente diferente de cómo el genoma está interactuando en una escala más grande, no solo cómo se abren y se cierran las piezas". Y todo eso es importante para activar y desactivar los genes, así que creo que hay múltiples capas de esta naturaleza reguladora ".

"Es una pregunta muy natural mirar el mundo natural y pensar, si un gecko puede hacer esto, ¿por qué no puedo?", Dijo Srivastava. "Hay muchas especies que pueden regenerarse, y otras que no, pero resulta que si se comparan los genomas de todos los animales, la mayoría de los genes que tenemos también están en el gusano pantera de tres bandas, así que pensamos que algunas de estas respuestas probablemente no provendrán de la presencia o no de ciertos genes, sino de su conexión o conexión en red, y esa respuesta solo puede provenir de la parte no codificada del genoma".