Después de todo, el “ADN basura” de los marsupiales antiguos puede ser útil

Los fósiles de virus antiguos se conservan en los genomas de todos los animales, incluidos los humanos, y durante mucho tiempo se han considerado ADN basura. Pero, ¿son realmente una basura o son realmente útiles?

Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney examinaron el ADN y el ARN de 13 especies de marsupiales australianos y creen que los fósiles del virus pueden ayudar a proteger a los animales de la infección.

“Hay una razón para retener estos fragmentos de virus. Después de millones de años de evolución, esperamos que todo el ADN cambie, pero estos fósiles se preservan y se mantienen intactos”, dijo un estudiante de doctorado e investigador principal de la Escuela de Biotecnología de la Universidad. de Nueva Gales del Sur, dijo Emma Harding. Y ciencia biomolecular.

“Nuestra investigación muestra cómo los virus enterrados en el ADN animal se pueden utilizar para producir lo que llamamos ARN no codificante, que realiza tareas en las células animales, como prevenir infecciones externas.

“El ADN animal básicamente captura una secuencia de virus, una vez la dañó, y finalmente la usa para su propio beneficio”.

Si la Sra. Harding tiene razón, su teoría puede tener implicaciones importantes para nuestra comprensión del papel de los fósiles virales en nuestro propio ADN y en todo el reino animal. Por ejemplo, un fósil de un virus se puede convertir en ARN y, si intenta infectar una célula nuevamente, se unirá específicamente al virus y lo destruirá.

“Este puede ser un mecanismo similar a la vacunación, pero puede transmitirse de generación en generación. Al mantener los fósiles del virus, las células pueden ser inmunes para resistir futuras infecciones.

“Si podemos demostrar que les sucedió a los marsupiales, también podría sucederles a otros animales, incluidos los humanos.

“Entonces, si miramos más de cerca los fósiles de virus en el ADN, podríamos obtener pistas sobre cómo nos protegen”, dijo Harding.

Rebobinado de la evolución

Para comprender cómo llegó la Sra. Harding a sus conclusiones, es necesario remontarse a hace 100 millones de años, cuando Australia era parte del supercontinente de Gondwana junto con América del Sur, África y la Antártida.

Los científicos creen que los primeros marsupiales se originaron en América del Sur y luego emigraron a Australia a través de la Antártida. La falta de mamíferos competidores en estas regiones del sur puede conducir a una mayor evolución de los marsupiales.Actualmente hay alrededor de 250 especies que viven en Australia y alrededor de 120 especies que viven en América del Sur.

La Sra. Harding dijo que cuando miramos la composición genética de los marsupiales australianos, la presencia de fósiles virales, conocidos como elementos virales endógenos (EVE), es como una marca de tiempo que marca cuando el animal fue infectado.

“Mi investigación se centra en el EVE de los marsupiales australianos, primero para determinar qué tipos de virus se han integrado y, en segundo lugar, para estudiar si desempeñan un papel activo en las células marsupiales.

“Uno de los EVE que descubrí proviene de la familia de virus Bornaviridae. Entró en el ADN de los animales por primera vez en la era de los dinosaurios cuando América del Sur y el continente australiano todavía estaban conectados.

“En el pasado, se pensaba que el virus nacido en la familia Viridae evolucionó hace 100 millones de años. Pero los virus que encontré en casi todo el ADN marsupial que observamos tienen 160 millones de años, por lo que puede proporcionarnos el conocimiento de historia evolutiva. Es genial hacer una contribución.

“Al comprender cómo han evolucionado los virus, podemos predecir cómo podrían cambiar en el futuro y desarrollar estrategias para prevenir brotes”.

Trabaja

Los investigadores examinaron múltiples transcriptomas del demonio de Tasmania, el ualabí de Tammar, el bandicoot de nariz larga, el wombat de cola gorda, el wombat de nariz descubierta, el koala y el planeador del azúcar, la colección de todo el ARN en la célula. También estudiaron las transcriptomas individuales de canguros de mano falsa, bandicoots marrones del sur, zarigüeyas rayadas, zarigüeyas enanas occidentales, zarigüeyas de cola de cepillo y canguros de roca de patas amarillas.

Utilizan las secuencias genéticas de los virus modernos (como el virus del Ébola y el virus Zika) para buscar en el transcriptoma y encontrar coincidencias-fragmentos de antiguos virus marsupiales. La ventaja de buscar en el transcriptoma en lugar del genoma es que puede encontrar fragmentos virales que todavía están “activados” y que producen ARN en las células de los marsupiales, en lugar de fósiles estancados.

“La transcripción prueba que EVE es muy activa en las células y puede desempeñar un papel”, dijo Harding.

De las más de 130 familias de virus conocidas, 3 aparecen una y otra vez en todas las especies de marsupiales.

Boviridae, Filoviridae y Parvoviridae se encuentran comúnmente en verdaderos mamíferos (o placenta) mamíferos, incluidos los humanos. La Sra. Harding dijo que ha notado una tendencia única en los marsupiales: con el tiempo, diferentes partes del genoma viral se conservan como fósiles.

“Curiosamente, el modelo de ADN de las dos proteínas virales, la nucleocápside, que es la capa externa del virus, y las enzimas necesarias para la replicación, son muy comunes en los marsupiales.

“Nuestra hipótesis es que estas dos proteínas son buenos objetivos para las defensas antivirales, por lo que sus copias se han retenido en el genoma. Estas copias pueden bloquear la introducción de regiones del genoma del virus, por lo que el virus no puede producir estas proteínas correctamente. Sin estas proteínas , No se puede replicar y el sistema inmunológico puede eliminar la infección “.

Especies protegidas

Los investigadores también encontraron evidencia de pequeñas moléculas de ARN que se sabe que se dirigen y descomponen cadenas de ARN virales extrañas, lo que agrega más peso a la hipótesis antiviral.

“Descubrí que algo de EVE se extrae del genoma para producir ARNip y ARNpi, dos tipos de moléculas que se utilizan en el sistema inmunológico de plantas y animales (incluidos los humanos)”, dijo Harding.

“Estas moléculas de ARN están enriquecidas en los testículos de marsupiales machos y pueden ayudar a proteger a la futura descendencia de infecciones virales. El desarrollo de los marsupiales es muy diferente al de otros mamíferos, y no tienen un sistema inmunológico completamente funcional al nacer. Entonces estas pequeñas moléculas puede ayudarlos a protegerlos mientras aún están creciendo “.

El estudio se basa en los datos de secuencia de ARN disponibles de 35 muestras de 13 especies de marsupiales. La Sra. Harding espera que los estudios de laboratorio futuros demuestren su papel en la inmunidad viral, lo que puede conducir al desarrollo de nuevos medicamentos antivirales de ARN contra múltiples virus.

La investigación fue publicada recientemente en Evolución del virus Y los comentarios se publican en Microbiología australiana.