Hallazgos clave: Un estudio innovador revela que los restos de antiguas infecciones virales incrustadas en el genoma del ratón son esenciales para las primeras etapas del desarrollo embrionario. Este ADN viral, conocido como MERVL, trabaja con una proteína llamada Dux para activar genes que permiten que las células se conviertan en cualquier tipo en el cuerpo. La investigación también arroja luz sobre por qué este mismo mecanismo puede causar enfermedades graves que atrofian los músculos si no se controla.
El papel del ADN viral en el desarrollo
Durante décadas, los científicos han estado desconcertados sobre el “ADN basura”: secciones del genoma sin función aparente. Cada vez más, estas regiones están demostrando estar lejos de ser inútiles. En ratones, ahora se entiende que un tramo de ADN procedente de infecciones retrovirales antiguas (MERVL) es fundamental para el desarrollo embrionario temprano. Cuando es activado por el factor de transcripción Dux, MERVL activa genes que dan a las células la capacidad de convertirse en cualquier tipo de célula, una propiedad llamada totipotencia. Esto es crucial para formar un organismo completo a partir de un solo óvulo fertilizado.
Sin embargo, este proceso debe regularse cuidadosamente. La activación prolongada de Dux conduce a la muerte celular, lo que refleja la patología de la distrofia muscular facioescapulohumeral (FSHD) en humanos, una enfermedad debilitante que atrofia los músculos causada por una proteína similar, DUX4, que permanece activa durante demasiado tiempo. El estudio es importante porque aclara cómo funcionan estas funciones aparentemente contradictorias del ADN viral y Dux.
CRISPR revela el mecanismo
Los investigadores utilizaron la activación CRISPR (CRISPRa), una técnica de edición de genes que aumenta la actividad genética sin alterar la secuencia de ADN subyacente, para analizar la relación entre Dux y MERVL. Al activar selectivamente cada factor en las células madre embrionarias de ratón, descubrieron que, si bien el MERVL por sí solo otorga totipotencia a las células, carece de rasgos clave de desarrollo. Sin embargo, Dux por sí solo produce células que se parecen mucho a las células embrionarias tempranas naturales, lo que sugiere que impulsa la cascada de desarrollo inicial.
Investigaciones adicionales revelaron que Dux desencadena la muerte celular al activar el gen NOXA, que produce una proteína que mata las células. La eliminación de NOXA redujo significativamente el daño inducido por Dux. Este descubrimiento es significativo: MERVL no contribuye directamente a la toxicidad observada en las enfermedades que atrofian los músculos. En cambio, NOXA es el principal culpable.
Implicaciones terapéuticas
Dado que los niveles de NOXA están elevados en la FSHD, el estudio sugiere que la inhibición de esta proteína podría prevenir la muerte de las células musculares y potencialmente tratar la enfermedad. La autora principal, Michelle Percharde, señala que la FSHD es compleja, y solo un subconjunto de células activan DUX4, aunque todas las células portan los cambios genéticos. Comprender por qué sucede esto es crucial para futuras investigaciones.
Preguntas abiertas y relevancia humana
En particular, MERVL está ausente en el genoma humano. Sin embargo, los científicos sospechan que otros tramos de ADN viral antiguo en humanos pueden cumplir funciones similares durante el desarrollo temprano. Aún se desconoce si los embriones humanos utilizan los mismos mecanismos que los ratones.
Los investigadores ahora planean investigar cómo controla MERVL los genes cercanos y cuándo se desactiva durante el desarrollo del embrión de ratón. Comparar el ratón Dux y el humano DUX4 también será valioso. Responder a estas preguntas podría aclarar las diferencias específicas de cada especie en la regulación del desarrollo temprano.
Esta investigación subraya que lo que alguna vez se consideró “ADN basura” es, de hecho, un componente vital del desarrollo embrionario. Comprender estos antiguos restos virales puede desbloquear nuevos tratamientos para enfermedades genéticas y profundizar nuestra comprensión de las primeras etapas de la vida.
