por Un nuevo trabajo de científicos de EE. UU. y China muestra cómo un óvulo fertilizado, o cigoto, se reinicia para que el embrión recién formado pueda desarrollarse de acuerdo con su propio programa genético. El estudio fue publicado el 17 de julio en el Naturaleza.
Se sabe desde hace algún tiempo que el genoma de un óvulo recién fertilizado está inactivo y necesita ser despertado, dijo Richard Schultz, profesor de investigación de la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de California, Davis, y autor correspondiente del artículo. Este paso se llama activación del genoma del cigoto.
«Para que el embrión se desarrolle, el ovocito/óvulo tiene que perder su identidad y lo hace creando cosas nuevas», dijo Schultz. «Ahora conocemos los primeros pasos de cómo se produce esta transición».
Para que ocurra el proceso de reinicio o despertar, el embrión debe comenzar a transcribir genes de su ADN en ARN mensajero que luego se traduce en proteínas. Los primeros genes que se transcriban activarán otros genes, que ejecutarán el programa que permitirá que el embrión se desarrolle hasta convertirse en un ratón (o humano) completo. Hasta ahora se desconocía la identidad de los primeros genes reguladores maestros.
«Esto es algo que me ha desconcertado durante mucho tiempo», dijo Schultz.
La ARN polimerasa II (Pol II) es la enzima que transcribe el ADN en ARN. Pero la propia Pol II es una enzima tonta, dijo Schultz. Se necesitan otros genes, llamados factores de transcripción, para instruir a Pol II de modo que pueda transcribir los genes «correctos» en el momento adecuado.
A principios de la década de 2000, Schultz tuvo la idea de que los primeros factores de transcripción se encontraron en los ARN mensajeros maternos latentes en el óvulo. Los ARN mensajeros maternos latentes son exclusivos de los ovocitos porque los ARN mensajeros recién sintetizados no se traducen como en las células somáticas. A medida que el ovocito se convierte en un óvulo, estos ARN mensajeros maternos latentes se traducen en proteínas que luego llevan a cabo su función. Schultz se dio cuenta de que la información para iniciar la activación del genoma del cigoto estaba en un ARN mensajero latente de la madre que codificaría un factor de transcripción maestro.
OBOX1-8 fueron identificados como candidatos
Trabajando en la Universidad de Pensilvania con Paula Stein (miembro principal de su laboratorio y ahora en el Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental), el laboratorio de Schultz identificó una gran familia de genes llamados OBOX como posibles candidatos. La familia consta de 8 genes, OBOX1-8. Según sus perfiles de expresión en el desarrollo temprano, OBOX1, 2, 3, 4, 5 y 7 son posibles candidatos. Comenzaron a trabajar con Wei Xie en la Universidad de Tsinghua, Beijing, para seleccionar a los candidatos.
Trabajando con ratones de laboratorio, el equipo de Xie pudo eliminar a todos los posibles candidatos y luego aplicar ingeniería inversa sistemática a los genes OBOX para determinar cuáles son importantes para la activación del genoma del cigoto. Sin estos genes, el desarrollo del embrión se detiene en la etapa de dos a cuatro células.
Lo que es más interesante e inesperado es que la función de estos genes OBOX es muy redundante: la desactivación de uno puede ser reemplazada por otro. Es probable que esa redundancia se desarrolle porque la medida es muy importante, dijo Schultz. Además, los investigadores descubrieron que los genes OBOX funcionan facilitando la búsqueda de Pol II de los genes correctos para iniciar la activación del genoma del cigoto.
En ratones, la activación del genoma ocurre en la etapa de dos células. En los embriones humanos, esto sucede más tarde, cuando el embrión pasa por varias rondas de división para formar ocho células. Una pregunta abierta es qué tan conservado está este proceso entre especies, es decir, los genes similares a OBOX involucrados en la activación del genoma en humanos. El trabajo también tiene implicaciones para comprender cómo se reprograman las células madre embrionarias para que puedan convertirse en cualquier tejido corporal.
Otros coautores del artículo son: Shuyan Ji, Fengling Chen, Jiacheng Wang, Ziming Zhou, Lijuan Wang, Qing Zhao, Zili Lin, Bofeng Liu, Kai Xu, Fangnong Lai, Zhuqing Xiong, Xiaoyu Hu, Tianxiang Kong, Feng Kong, Qiujun Wang, Qianhua Xu, Liang, Thuking Center Thua of Car Life y Ling-Williams University; , Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental, Institutos Nacionales de Salud, Research Triangle Park, Carolina del Norte; Bo Huang, Facultad de Medicina de la Universidad de Zhejiang, Hangzhou.
El trabajo fue apoyado parcialmente por subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave de China y el NIH.
