Un equipo internacional de científicos, con participación de la Universidad Pública de Navarra, ha trabajado en la detección de elementos genéticos móviles (transposones) en hongos basidiomicetos, un tipo de hongos conocidos porque producen setas comestibles y son activos degradadores de residuos lignocelulósicos. El trabajo les ha permitido obtener mapas detallados de la presencia de transposones en más de 70 hongos basidiomicetos, muchos de ellos, de gran relevancia en la industria biotecnológica y agroalimentaria.
Los transposones son fragmentos de ADN que pueden “saltar” de una región cromosómica a otra produciendo cambios permanentes en el genoma. En su investigación, el investigador ha demostrado que, además de producir mutaciones y reordenamientos en el genoma, algunos transposones pueden apagar el funcionamiento de los genes presentes a su alrededor, silenciando su expresión de ese gen y evitando que se sintetice la proteína para la que codifica.
El conocido como Dogma Central de la Biología Molecular, enunciado por Francis Crick, establece que la información genética almacenada en los genes se transfiere del ADN al ARN (una molécula muy parecida al ADN), que sirve como molde para fabricar las proteínas.
“Hemos observado que, cuando un transposón se inserta en las inmediaciones de un gen, puede alterar la producción de su ARN y, por tanto, reducir o incluso eliminar por completo la proteína para la que codifica”, explica Raúl Castanera. Además, mediante el análisis comparado de transcriptomas (colección global de tránscritos procedentes de los genes presentes en el genoma de un organismo), se ha observado que dicho mecanismo está presente sólo en especies con una maquinaria activa de metilación de citosinas.
Impacto de los transposones en el genoma
Durante muchos años la importancia de los transposones ha sido infravalorada, debido a que no forman parte de la región codificante del genoma. Sin embargo, estos elementos son muy abundantes en los genomas eucariotas, puesto que constituyen alrededor de un 50% del genoma humano y en torno al 85% del genoma de algunas plantas, como es el caso del maíz.
Además, su naturaleza móvil hace que sean elementos fundamentales en la evolución de los organismos eucariotas. Aunque en ciertas ocasiones puedan suponer una ventaja adaptativa, las mutaciones que ocasionan estos elementos generalmente acarrean consecuencias negativas para el organismo.
“En el caso de los hongos que producen setas, la multiplicación de estos elementos conduce a la degeneración de la variedad, que se traduce en inestabilidad de las cepas cultivadas, alteraciones en el crecimiento y mermas en la producción. Por otro lado, los hongos basidiomicetos producen una gran diversidad de proteínas de interés industrial y la actividad de los transposones puede bloquear la producción de estas proteínas”, indica.
Tras estudiar el genoma de múltiples especies, Raúl Castanera ha desarrollado herramientas bioinformáticas que le han permitido identificar miles de inserciones de transposones y obtener mapas detallados de la presencia de dichos elementos en más de 70 hongos basidiomicetos, muchos de ellos, de gran relevancia en la industria biotecnológica y agroalimentaria.
La información derivada de estos mapas podrá utilizarse, entre otras cosas, para la tipificación molecular de hongos o para el desarrollo de herramientas biotecnológicas que permitan identificar la función de genes desconocidos.
Finalmente, durante su investigación, ha realizado la anotación del genoma del hongo degradador de lignina Coniophora olivácea y el genoma del hongo patógeno de vid Elsinoë ampelina, cuya secuenciación se ha coordinado desde el grupo de Genética y Microbiología de la UPNA como parte del proyecto internacional “1000 Fungal Genomes Project“.
Referencia bibliográfica
Castanera R, Pérez G, López-Varas L, Amselem J, Labutti K, Lipzen A, Haridas S, Barry K, Grigoriev I.V, Pisabarro A.G, Ramírez L. "Comparative genomics of Coniophora olivacea reveals different patterns of genome expansion in Boletale"s. 2017. BMC Genomics. Doi: https://doi.org/10.1186/s12864-017-4243-z.
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