Virus Que Infectó a los Primeros Animales Hace Cientos de Millones de Años Es Esencial para el Desarrollo del Embrión
Los retrovirus endógenos desempeñan un papel crucial en el desarrollo embrionario, especialmente en la transición de la totipotencia a la pluripotencia, según investigadores del CNIO. Este hallazgo desafía la comprensión previa del "ADN basura" y proporciona nuevos conocimientos sobre la conexión simbiótica entre los genes virales y el desarrollo embrionario temprano, lo que puede tener implicaciones para la medicina regenerativa. Crédito: SciTechDaily.com
La evolución de todos los animales ha estado influenciada por virus específicos que infectaron organismos primitivos hace cientos de millones de años. Este material genético viral se incorporó al genoma de los primeros organismos multicelulares y continúa existiendo dentro de nuestro ADN. Por primera vez, investigadores del CNIO han detallado el papel que juegan estos virus en un proceso crucial en nuestro desarrollo, que se produce pocas horas después de la fecundación: la transición a la pluripotencia cuando el ovocito pasa de tener dos a cuatro células.
Antes de esta transición, cada una de las dos células del embrión es totipotente, lo que significa que podría convertirse en un organismo independiente; Las cuatro células de la siguiente etapa no son totipotentes sino pluripotentes, ya que pueden diferenciarse en cualquier tejido especializado del cuerpo.
El descubrimiento, realizado por Sergio de la Rosa y Nabil Djouder, es vital para la medicina regenerativa y la creación de embriones artificiales. Sugiere nuevas formas de generar líneas celulares estables en las fases de totipotencia. Los investigadores forman parte del Grupo de Factores de Crecimiento, Nutrientes y Cáncer del CNIO, que dirige Djouder.
El material genético de los llamados "retrovirus endógenos" se integró en los genomas de organismos que posiblemente influyeron en la explosión del Cámbrico, un período de aumento significativo de la biodiversidad en los mares del mundo hace más de 500 millones de años. Este material genético viral constituye al menos entre el 8 y el 10% del genoma humano.
"Estos restos virales se consideraban anteriormente como 'ADN basura', material genético inútil o incluso perjudicial", dice De la Rosa. Investigaciones recientes sugieren que estos retrovirus, que han coevolucionado con nosotros durante millones de años, desempeñan funciones importantes, como la regulación genética. Es un campo de estudio en rápido desarrollo".
Nabil Djouder, líder del Grupo de Factores de Crecimiento, Nutrientes y Cáncer del CNIO. Crédito: Antonio Tabernero / CNIO
Los investigadores publicaron sus hallazgos en Science Advances, revelando que el retrovirus endógeno MERVL juega un papel crucial en el desarrollo embrionario, particularmente en la transición de la totipotencia a la pluripotencia, y revela el mecanismo detrás de este proceso.
"Hemos identificado una nueva función para los retrovirus endógenos", afirma Djouder. "Hemos encontrado un nuevo proceso que demuestra cómo un retrovirus endógeno regula directamente los factores de pluripotencia".
Este nuevo mecanismo involucra URI, un foco de investigación del grupo de Djouder. Anteriormente se descubrió que la eliminación de URI en animales de laboratorio impedía el desarrollo embrionario. De la Rosa descubrió su conexión con el retrovirus MERVL al investigar por qué ocurrió esto.
El estudio muestra que URI facilita moléculas vitales para lograr la pluripotencia; Si la URI está inactiva, los factores de pluripotencia también permanecen inactivos, dejando a la célula en un estado de totipotencia. Inesperadamente, la molécula que controla la acción de URI es una proteína de retrovirus endógena, MERVL-gag.
En la etapa de totipotencia, cuando el ovocito consta de solo dos células, la expresión de la proteína viral MERVL-gag es alta. Esta proteína se une a la URI, impidiendo su acción. A medida que los niveles de esta proteína viral disminuyen gradualmente, la URI puede actuar y provocar pluripotencia.
De la Rosa explica: "Es una transición suave. La alta expresión de proteínas virales da como resultado menos factores de pluripotencia; a medida que disminuye la expresión de ERV, la URI estabiliza estos factores".
Como afirman los autores en Science Advances, "Nuestros hallazgos demuestran la coevolución simbiótica de los retrovirus endógenos con sus células huésped, lo que garantiza una progresión suave y oportuna del desarrollo embrionario temprano".
En otras palabras, la proteína viral, la URI y los factores de pluripotencia interactúan delicadamente, "proporcionando tiempo suficiente para que el embrión se ajuste y coordine la transición sin problemas de la totipotencia a la pluripotencia y la especificación del linaje celular durante el desarrollo embrionario", concluye Djouder.