Los Elementos genéticos móviles, también conocidos como transposones, son secuencias de ADN que tienen la capacidad de moverse de un lugar a otro a lo largo del genoma de una célula, estos elementos tienen presencia tanto en células eucariotas como en células procariotas. Los elementos genéticos móviles fueron descubiertos por primera vez hace más de cincuenta años por la genetista Bárbara McClintock, en un principió pareció que su existencia era un resultado inverosímil, sin embargo con el paso de las décadas se fue haciendo cada vez mas evidente la presencia de estos elementos en la mayoría de los organismos vivos estudiados hasta ahora.
¿Qué tipo de transposones existen?
Primordialmente existen dos tipos de transposones, los transposones de ADN (DNA transposons) y los retrotransposones, los cuales, a su vez, se dividen en 2 subtipos.
- Transposones de ADN.
Los transposones de ADN reciben su nombre debido a que durante el proceso de transposición no se utilizan moléculas de ARN como intermediarios (Pray, 2008), por lo tanto, los transposones de ADN solo pueden actuar mediante el mecanismo denominado "de corte y pegado", durante este proceso entra en acción la enzima nombrada muy apropiadamente como Transposasa. Dicha enzima es codificada por el transposon, los transposones también son capaces de codificar otras proteínas, pero para los propósitos de movimiento a través del genoma la enzima Transposasa es de vital importancia, puesto que su función, una vez sintetizada, es la de "cortar" los extremos del transposon (mecanismo de corte), dejando así el nuevo fragmento de ADN libre para poder cambiar su ubicación, una vez que el fragmento llega al ADN Diana la misma enzima es responsable de integrar el transposon a la nueva ubicación (mecanismo de pegado). Los transposones de ADN se caracterizan por la presencia de una serie de repeticiones continuas de bases en los extremos del transposon, las cuales pueden tener entre 9 y 40 bases de longitud (Pray, 2008) se les conoce como repeticiones terminales invertidas (terminal inverted repeats) entre las funciones de las LTR está la de ser reconocidas por la enzima transposasa, de esa manera la enzima puede actuar exclusivamente sobre los dominios del elemento genético móvil.
Cabe destacar que la mayor diferencia que tienen este tipo de transposones con los retrotransposones es que no necesitan cambiar su información entre ADN y ARN para poder cambiar de lugar , al rededor del 2% del genoma humano está compuesto de este tipo de transposones (Pray, 2008).
Representación gráfica de las LTR y las FDR. Las FDR no son parte del transposon (Pray, 2008), debido a que después del proceso de transposición estas permanecen en su sitio original.
-Retrotransposones. Los retrotransposones no actúan bajo el mecanismo de "corte y pegado" sino mas bien con un mecanismo de tipo replicativo. A diferencia de los transposones de ADN, los cuales cambian de un lugar a otro, los retrotransposones son capaces de replicarse y "colonizar" otras regiones del genoma mientras que el retrotransposon original continua en su ubicación inicial. Existen, a la vez, 2 tipos de retrotransposones, de acuerdo con su origen se dividen en retrotransposones retrovirales y retrotransposones no retrovirales. El proceso de transposición inicia cuando la secuencia genética propia de un retrotransposon es transcrita, las células llevan a cabo este proceso todo el tiempo a través de la enzima ARN polimeraza, este se convierte en un fragmento de mRNA (o ARN mensajero), algunas de las copias de dicho mRNA serán utilizadas para sintetizar las enzimas necesarias para lograr una transposición exitosa, esto se da gracias a que los retrotransposones tienen varios marcos de lectura ligeramente distintos, lo cual les permite contener la información necesaria para la síntesis de más de una proteína. Una vez que las enzimas necesarias han sido sintetizadas por la célula, la secuencia completa perteneciente al retrotransposon es convertida a mRNA. Es entonces que la enzima denominada como transcriptasa inversa, una especie extraña de polimeraza capaz de trasformar las cadenas de ARN en cadenas de ADN, entra en acción convirtiendo el transcrito entero de mRNA en una doble cadena de ADN. Una vez que el nuevo retrotransposon a sido convertido en ADN, es cuando se marca más la division entre retrotransposones retrovirales y no retrovirales, en el caso de los retrotransposones retrovirales entra en juego la enzima Integrasa, que es responsable de, como su nombre lo indica, integrar el elemento genético móvil en el fragmento de ADN Diana, se piensa que la nueva ubicación es elegida al azar. En el caso de los retrotransposones no retrovirales entra en juego una Endonucleasa, la cual tiene la tarea de hacer un corte en el esqueleto azúcar-fosfato del ADN Diana, con el objetivo de hacer un espacio para la inserción de la secuencia perteneciente al retrotransposon. Las funciones de ambas enzimas son muy parecidas, sin embargo tienen orígenes muy diferentes, ya que la Integrasa es una enzima de origen viral mientras que las endonucleasas son propias de los organismos vivos. En consecuencia se piensa que los retrotransposones retrovirales tienen un origen viral, es decir, son remanentes de antiguos virus que invadieron el ADN de nuestros ancestros hace ya mucho tiempo. Los retrotransposones retrovirales tienen como característica particular la presencia de repeticiones terminales invertidas (LTR), mientras que los retrotransposones no retrovirales carecen de estas secuencias, los retrotransposones retrovirales presentes en el genoma humano han perdido toda capacidad de transposición (Pray, 2008), siendo los retrotransposones o retrovirales los únicos que aun tienen dicha capacidad.
Representación gráfica del proceso de transposición de un retrotransposon.
¿Qué función tienen? Es necesario recalcar que la mayoría de los elementos genéticos móviles presentes en el cuerpo humano han perdido su capacidad de transposición debido a mutaciones que han inutilizado la acción de las enzimas que estos codifican y que son necesarias para llevar a cabo dicho proceso. Así, elementos genéticos móviles como la secuencia Alu y la secuencia LINE-1 (la secuencia LINE-1 representa al rededor del 15% del genoma humano), entre muchos otros transposones tanto de AND como retrotransposones, conforman por lo menos el 45% del genoma humano (Pace, Feschotte, 2007), pero muy pocas de estas secuencias son aún funcionales. Sin embargo, los elementos genéticos móviles si fueron de gran importancia durante el proceso evolutivo de la mayoría de los organismos complejos que conocemos, esto se concluye debido a la aparente abundancia de estas secuencias en los genomas de los organismos más complejos, esto se debe a que el movimiento de estos elementos genéticos puede provocar mutaciones que, con el paso del tiempo, pueden resultar benéficas para los organismos portadores.
"Es una lección de humildad contemplar cómo muchas de nuestras cualidades humanas únicas podríamos debérselas a elementos genéticos parasitos"
Los efectos que puede ejercer un elemento genético móvil dependen del lugar en el que este se inserte, si el transposon se inserta dentro de un gen podría provocar una mutación, alterando o anulando por completo la función de dicho gen, esto se descubrió cuando un retrotransposon de tipo LINE-1 se insertó dentro del gen que codifica la información para el Factor VIII, causando hemofilia. Otras enfermedades pueden ser relacionadas con la inserción un transposon dentro de la secuencia perteneciente a un gen. Los virus son considerados elementos genéticos móviles que, además, tienen la capacidad de salir de un célula e insertarse en los genomas de otra.
Bibliografía.
- Pray, L. (2008) Transposons: The jumping genes. Nature Education 1(1):204
- Pace, J. K., & Feschotte, C. (2007). The evolutionary history of human DNA transposons: Evidence for intense activity in the primate lineage. Genome Research, 17(4), 422–432. doi:10.1101/gr.5826307
¿Qué tipo de transposones existen?
Primordialmente existen dos tipos de transposones, los transposones de ADN (DNA transposons) y los retrotransposones, los cuales, a su vez, se dividen en 2 subtipos.
- Transposones de ADN.
Los transposones de ADN reciben su nombre debido a que durante el proceso de transposición no se utilizan moléculas de ARN como intermediarios (Pray, 2008), por lo tanto, los transposones de ADN solo pueden actuar mediante el mecanismo denominado "de corte y pegado", durante este proceso entra en acción la enzima nombrada muy apropiadamente como Transposasa. Dicha enzima es codificada por el transposon, los transposones también son capaces de codificar otras proteínas, pero para los propósitos de movimiento a través del genoma la enzima Transposasa es de vital importancia, puesto que su función, una vez sintetizada, es la de "cortar" los extremos del transposon (mecanismo de corte), dejando así el nuevo fragmento de ADN libre para poder cambiar su ubicación, una vez que el fragmento llega al ADN Diana la misma enzima es responsable de integrar el transposon a la nueva ubicación (mecanismo de pegado). Los transposones de ADN se caracterizan por la presencia de una serie de repeticiones continuas de bases en los extremos del transposon, las cuales pueden tener entre 9 y 40 bases de longitud (Pray, 2008) se les conoce como repeticiones terminales invertidas (terminal inverted repeats) entre las funciones de las LTR está la de ser reconocidas por la enzima transposasa, de esa manera la enzima puede actuar exclusivamente sobre los dominios del elemento genético móvil.
Cabe destacar que la mayor diferencia que tienen este tipo de transposones con los retrotransposones es que no necesitan cambiar su información entre ADN y ARN para poder cambiar de lugar , al rededor del 2% del genoma humano está compuesto de este tipo de transposones (Pray, 2008).
-Retrotransposones. Los retrotransposones no actúan bajo el mecanismo de "corte y pegado" sino mas bien con un mecanismo de tipo replicativo. A diferencia de los transposones de ADN, los cuales cambian de un lugar a otro, los retrotransposones son capaces de replicarse y "colonizar" otras regiones del genoma mientras que el retrotransposon original continua en su ubicación inicial. Existen, a la vez, 2 tipos de retrotransposones, de acuerdo con su origen se dividen en retrotransposones retrovirales y retrotransposones no retrovirales. El proceso de transposición inicia cuando la secuencia genética propia de un retrotransposon es transcrita, las células llevan a cabo este proceso todo el tiempo a través de la enzima ARN polimeraza, este se convierte en un fragmento de mRNA (o ARN mensajero), algunas de las copias de dicho mRNA serán utilizadas para sintetizar las enzimas necesarias para lograr una transposición exitosa, esto se da gracias a que los retrotransposones tienen varios marcos de lectura ligeramente distintos, lo cual les permite contener la información necesaria para la síntesis de más de una proteína. Una vez que las enzimas necesarias han sido sintetizadas por la célula, la secuencia completa perteneciente al retrotransposon es convertida a mRNA. Es entonces que la enzima denominada como transcriptasa inversa, una especie extraña de polimeraza capaz de trasformar las cadenas de ARN en cadenas de ADN, entra en acción convirtiendo el transcrito entero de mRNA en una doble cadena de ADN. Una vez que el nuevo retrotransposon a sido convertido en ADN, es cuando se marca más la division entre retrotransposones retrovirales y no retrovirales, en el caso de los retrotransposones retrovirales entra en juego la enzima Integrasa, que es responsable de, como su nombre lo indica, integrar el elemento genético móvil en el fragmento de ADN Diana, se piensa que la nueva ubicación es elegida al azar. En el caso de los retrotransposones no retrovirales entra en juego una Endonucleasa, la cual tiene la tarea de hacer un corte en el esqueleto azúcar-fosfato del ADN Diana, con el objetivo de hacer un espacio para la inserción de la secuencia perteneciente al retrotransposon. Las funciones de ambas enzimas son muy parecidas, sin embargo tienen orígenes muy diferentes, ya que la Integrasa es una enzima de origen viral mientras que las endonucleasas son propias de los organismos vivos. En consecuencia se piensa que los retrotransposones retrovirales tienen un origen viral, es decir, son remanentes de antiguos virus que invadieron el ADN de nuestros ancestros hace ya mucho tiempo. Los retrotransposones retrovirales tienen como característica particular la presencia de repeticiones terminales invertidas (LTR), mientras que los retrotransposones no retrovirales carecen de estas secuencias, los retrotransposones retrovirales presentes en el genoma humano han perdido toda capacidad de transposición (Pray, 2008), siendo los retrotransposones o retrovirales los únicos que aun tienen dicha capacidad.
¿Qué función tienen? Es necesario recalcar que la mayoría de los elementos genéticos móviles presentes en el cuerpo humano han perdido su capacidad de transposición debido a mutaciones que han inutilizado la acción de las enzimas que estos codifican y que son necesarias para llevar a cabo dicho proceso. Así, elementos genéticos móviles como la secuencia Alu y la secuencia LINE-1 (la secuencia LINE-1 representa al rededor del 15% del genoma humano), entre muchos otros transposones tanto de AND como retrotransposones, conforman por lo menos el 45% del genoma humano (Pace, Feschotte, 2007), pero muy pocas de estas secuencias son aún funcionales. Sin embargo, los elementos genéticos móviles si fueron de gran importancia durante el proceso evolutivo de la mayoría de los organismos complejos que conocemos, esto se concluye debido a la aparente abundancia de estas secuencias en los genomas de los organismos más complejos, esto se debe a que el movimiento de estos elementos genéticos puede provocar mutaciones que, con el paso del tiempo, pueden resultar benéficas para los organismos portadores.
"Es una lección de humildad contemplar cómo muchas de nuestras cualidades humanas únicas podríamos debérselas a elementos genéticos parasitos"
Los efectos que puede ejercer un elemento genético móvil dependen del lugar en el que este se inserte, si el transposon se inserta dentro de un gen podría provocar una mutación, alterando o anulando por completo la función de dicho gen, esto se descubrió cuando un retrotransposon de tipo LINE-1 se insertó dentro del gen que codifica la información para el Factor VIII, causando hemofilia. Otras enfermedades pueden ser relacionadas con la inserción un transposon dentro de la secuencia perteneciente a un gen. Los virus son considerados elementos genéticos móviles que, además, tienen la capacidad de salir de un célula e insertarse en los genomas de otra.
Bibliografía.
- Pray, L. (2008) Transposons: The jumping genes. Nature Education 1(1):204
- Pace, J. K., & Feschotte, C. (2007). The evolutionary history of human DNA transposons: Evidence for intense activity in the primate lineage. Genome Research, 17(4), 422–432. doi:10.1101/gr.5826307
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