Las bacterias exóticas desafían los libros de texto al escribir nuevos genes

La información genética generalmente se transmite en una vía de sentido único: Los genes escritos en el ADN sirven como plantilla para producir moléculas de ARN, que luego se traducen en proteínas.. Esta complicada historia se complicó un poco en 1970 cuando los científicos descubrieron que algunos virus contienen enzimas llamadas Transcriptasa inversa, que escribe el ARN en el ADN. — Invertir el flujo de tráfico normal.

Ahora, los científicos han descubierto un desarrollo aún más extraño.¹. La versión bacteriana de la transcriptasa inversa lee el ARN como plantilla para crear genes completamente nuevos escritos en el ADN. Estos genes luego se transcriben nuevamente en ARN, que se traduce en proteínas protectoras cuando… Las bacterias están infectadas con un virus.. Por el contrario, las transcriptasas inversas virales no producen genes nuevos; Simplemente transfieren información del ARN al ADN.

“Esto es una biología molecular demencial”, afirma Audie Bernheim, bioinformática del Instituto Pasteur de París, que no participó en la investigación. “Nunca hubiera imaginado que existiera este tipo de mecanismo”.

Sigue uno en CRISPR

Las bacterias defienden a los virus y otros invasores mediante el despliegue de una gran variedad de defensas.Como el El gigantesco sistema de edición de genes CRISPR. Uno de los sistemas de defensa más misteriosos contiene un gen de ADN transcriptasa inversa y un corto tramo de ARN misterioso sin función aparente: la secuencia no parece codificar ninguna proteína.

Para aprender cómo funciona este sistema, un equipo dirigido por el biólogo molecular Stephen Tang y el bioquímico Samuel Sternberg, ambos de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York, buscaron moléculas de ADN que se habían creado mediante transcripción inversa a partir de… se llaman bacterias Klebsiella pneumoniae. He encontrado secuencias muy largas de ADN que consisten en muchos segmentos repetitivos idénticos. Cada fragmento coincide con un trozo de misterioso ácido ribonucleico (ARN).

anillo anillo

Para explicar esto, los investigadores señalan que las hebras largas de ARN pueden adoptar formas similares a horquillas, acercando dos hebras muy espaciadas. Los investigadores encontraron que K. neumonía La transcriptasa inversa realizó repetidos “rollos” alrededor de la secuencia de ARN, que enrolló sobre sí misma como un cordón de zapato, escribiendo la misma molécula de ARN en el ADN varias veces. Esto creó secuencias de ADN repetitivas.

Cómo los científicos piratean el código genético para otorgar nuevos poderes a las proteínas

Los segmentos repetidos crearon una secuencia codificante de proteínas llamada marco de lectura abierto. Los investigadores le dieron un nombre a esta secuencia. neo, por “marco de lectura abierto sin fin”, porque carece de la secuencia que marca el final de la proteína y, por tanto, no tiene límites en teoría. Luego descubrieron que la infección viral desencadena la producción de la proteína Neu, que hace que las células dejen de dividirse. Los resultados, que aún no han sido revisados ​​por pares, se publicaron en el servidor de preimpresión bioRxiv el 8 de mayo.

Los investigadores dicen que aún no está claro cómo Neo detiene el crecimiento de las células infectadas. a Estructura 3D prevista Una porción de NEO (su longitud quizás varía dependiendo de cuánto de su ARN se haya traducido) sugiere que forma una cadena de hélices. Los experimentos han demostrado que la descomposición de estas formas contrarresta los efectos tóxicos del NEO. También es un misterio cómo la infección viral desencadena la formación de la proteína Neu, dice Bernheim. “Este soy yo ardiendo por descubrirlo”.

Vida maravillosa

El descubrimiento de que la transcriptasa inversa, conocida anteriormente sólo por copiar material genético, puede crear genes completamente nuevos ha asombrado a otros investigadores. “Esto parece parecerse a la biología extraterrestre”, escribió sobre X Israel Fernández, químico computacional de la Universidad Complutense de Madrid.

“Sus resultados fueron sorprendentes”, dice Nicolás Toro García, biólogo molecular de la Estación de Investigación Experimental Zedén del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas de España, en Granada, España. Se supone que ayudará a los investigadores a desarrollar aplicaciones biotecnológicas para el sistema.

El descubrimiento dejó a Sternberg asombrado: “Debería cambiar la forma en que vemos el genoma”.