Eliminación de intrones en células eucariotas y sus efectos

Los intrones o segmentos de ADN no codificadores, son igualmente misteriosos en computación evolutiva que en Biología, pareciendo desafiar a la teoría misma de la evolución. En este artículo se habla sobre los intrones en computación evolutiva y su analogía con sus símiles biológicos, indicando además algunos de sus posibles efectos positivos y negativos, así como las rutas de investigación más promisorias dentro de este intrigante tema.

En los organismos eucariotas los genes que codifican proteínas están divididos en exones (trozos de ADN codificantes) e intrones (trozos de ADN no codificantes). La evolución ha preservado los intrones, pero su función biológica no está clara; como se degradan tras su transcripción, se cree que antes de ella regulan la expresión génica. Se publican en Nature dos artículos que apuntan a que los intrones empalmosómicos, en condiciones de inanición, no se degradan tras su transcripción y regulan el crecimiento celular. Su función en la levadura de la cerveza es promover la resistencia a la inanición.

El genoma de la levadura de la cerveza solo tiene 295 intrones en 280 genes (hay 9 genes con más de un intrón). Para estudiar su función se han creado 295 cepas en las que se eliminado uno a uno todos estos intrones y 9 cepas en las que se han eliminado dos intrones en el mismo gen. Todas excepto 5 son viables en condiciones normales; más aún, solo en 5 de las restantes se ha penalizado el crecimiento celular en más de un 15%. Bajo condiciones de inanición en competencia con la cepa original han desaparecido el 64%.

El estudio detallado de la función de los intrones indica que reprimen la expresión de ciertos genes de proteínas ribosómicas implicadas en las rutas metabólicas de la proteína quinasa controladora del crecimiento celular TORC1 y la regulada por el adenosín monofosfato cíclico PKA, claves en la detección de nutrientes. Futuros estudios tendrán que confirmar este resultado y desvelar la función de otros intrones en la levadura de la cerveza. 

Los intrones fueron descubiertos en 1977 por Phillip Allen Sharp y Richard J. Roberts, de forma independiente, quienes compartieron por ello el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1993. El término intrón nace por  apócope y aféresis de intervening sequence region. En los eucariotas superiores, muchos genes se hallan interrumpidos por intrones que separan los exones que codifican las proteínas correspondientes. En los organismos procariotas, los genes son continuos, sin intrones, salvo contadas excepciones. En cada extremo de un intrón hay sitios de corte y empalme , donde se escinde el intrón y se empalman los exones. Los intrones son eliminados por un complejo ribonucleoproteico llamado empalmosoma

Esta figura resume la metodología experimental seguida en el estudio de Parenteau y sus colegas. La figura que abre esta entrada muestra la acumulación de los intrones de los genes ECM33 y SAC6 en condiciones de inanición en del estudio de Morgan y sus colegas. Usando técnicas de edición génica CRISPR-Cas9 se ha confirmado la hipótesis de que estos intrones reprimen las rutas metabólicas de TORC1 y PKA. Recomiendo consultar los artículos a quienes estén interesados en los detalles de todo el proceso de comprobación de esta hipótesis.