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Un posible origen evolutivo de los genes eucariotas

10 junio, 2010

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En la actualidad se acepta que los procariotas fueron los precursores de los organismos eucariotas. Sin embargo hay grandes diferencias entre esos dos grupos celulares. Una de esas diferencias reside en la organización génica y en los mecanismos de sintetizar el ARN mensajero. Un trabajo publicado esta semana en PLoS Biology afirma que los eucariotas podrían proceder de cianobacterias termófilas ya que su organización génica recuerda rudimentariamente a la de los eucariotas

Los organismos procariotas (bacterias y arqueas) y eucariotas (protistas, hongos, animales y plantas) comparten una bioquímica común, sin embargo difieren en un elevados número de procesos y de estructuras. A pesar de eso se considera a los procariotas como los precursores de la célula eucariota. A lo largo de los años se han ido recogiendo datos experimentales que avalan esta teoría y en este artículo se mostrarán los resultados presentados en una publicación que va en esa vía.

Una de las diferencias entre eucariotas y procariotas estriba en el mecanismo de transcripción que es el encargado de sintetizar moléculas de ARN mensajero a partir del ADN molde. Creo que para que se entienda deberé empezar haciendo una pequeña introducción sobre el tema. Los genes procariotas de la mayoría de las bacterias se organizan uno en la vecindad del siguiente, de forma lineal, sin apenas distancia entre ellos.

En el esquema se pueden ver 4 genes (1, 2, 3, 4) organizados en un operón y controlados por una región llamada promotor. En el promotor es donde va a unir la ARN polimerasa, enzima encargada de sintetizar una cadena de ARN mensajero (ARNm) a partir del ADN. Ese proceso se denomina transcripción génica. El ARNm va a ser captado por los ribosomas, que donde se produce la síntesis de las proteínas a partir del ARNm. Este proceso se llama traducción génica

En eucariotas la organización génica es muy diferente. La información de los genes es discontínua, existen Intrones y Exones. Los exones son los que se transcribirán y formarán parte del ARNm, sin embargo los intrones se perderán.

Como muestra la figura la transcripción en eucariotas es un proceso más complejo que en procariotas, se produce lo que se denomina splicing, que se podría traducir como corte y empalme, porque precisamente eso es lo que hace la maquinaria enzimática encargada del splicing: corta los exones de los intrones y los fusiona entre sí para formar el ARNm.

Dadas las enormes diferencias que existen en la traducción de procariotas y eucariotas es difícil argumentar que un origen común para ambos. Pero hace ya algunos años se identificaron en algunas bacterias y en el genoma de orgánulos presentes en células eucariotas la presencia de intrones. A pesar de que se hipotetizó que quizás algunos de esos intrones fueran los precursores de la organización génica en eucariotas se hacía difícil de concebir, ya que el número de intrones presentes en esos genomas era muy bajo (apenas un par de copias), comparado con la enorme proliferación presente en células eucariotas.

Un trabajo presentado esta semana en la revista PLoS Biology podría aportar algo de luz a esta cuestión. El grupo de Alan Lambowitz de la Universidad de Texas, ha identificado una bacteria que posee un elevado número de intrones, en concreto 28 copias, que representan el 1,3% del genoma de dicha bacteria. La bacteria en cuestión se denomina Thermosynechococcus elongatus y es una cianobacteria termófila, capaz de vivir a altas temperaturas. Este mismo trabajo muestra como las elevadas temperaturas son óptimas para la proliferación de los intrones en el genoma, así como para dispersión entre otros microoganismo mediante sistemas genéticos movilizables. Esto incrementaría tanto el número de intrones por genoma como su presencia en otros organismos. La conclusión que los autores de este trabajo apuntan es que las altas temperaturas, una condición muy abundante en la Tierra cuando aparecieron los eucariotas, favorece proliferación de intrones, pudiéndose explicar de este modo el elevado número que aparecen en células eucariotas.

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  1. 14 junio, 2010 en 14:05

    ¿Qué ventajas ofrecen los intrones? ¿Para qué sirven? No me ha quedado claro.

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