Investigadores españoles descubren que un virus de hace 500 millones de años resulta esencial para el desarrollo del embrión

Antes de este paso, cada una de las dos células del embrión es totipotente, es decir, puede desarrollarse dentro de un organismo independiente. Las cuatro células de la siguiente etapa ya no son totipotentes sino pluripotentes, porque pueden diferenciarse en células de cualquier tejido especializado del cuerpo.

Para Sergio de la Rosa y Nabil Djouder, primer autor y autor principal del artículo, respectivamente, el hallazgo es relevante para el campo de la medicina regenerativa y para la creación de embriones artificiales, ya que abre una nueva vía para generar líneas celulares estables en las fases de totipotencia. Djouder lidera el Grupo de Factores de Crecimiento, Nutrientes y Cáncer del CNIO.

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El material genético de los ahora llamados 'retrovirus endógenos' se integró en los genomas de los organismos que impulsaron la explosión del Cámbrico, un período hace más de 500 millones de años durante el que los mares del mundo experimentaron un auge de la biodiversidad. En aquel momento único, que jamás se ha vuelto a repetir en la historia de la Tierra, la Naturaleza pareció 'volverse loca' y ensayó una multitud de formas de 'estar vivo'. Los organismos se clasifican de manera ordenada y jerárquica en categorías: reino, filo (phylum, singular; phyla, plural), clase, orden, familia, género y especie. Pues bien, durante el Cámbrico surgieron casi todos los phyla que conocemos actualmente y se determinaron un sin número de planes corporales diferentes. (con o sin extremidades, con cuerpos blandos o duros, con el esqueleto por dentro o por fuera, con o sin un sistema nervioso central, etc).

Durante la última década, distintas investigaciones han descubierto que las secuencias genéticas de los virus que infectaron a muchas de aquellas criaturas del Cámbrico constituyen, en la actualidad, al menos entre el 8 y el 10 % del genoma humano.

«Hasta hace poco -explica De la Rosa-, estos restos virales se consideraban 'ADN basura', material genético inutilizable o incluso dañino. Intuitivamente se pensaba que tener virus en el genoma no podía ser bueno. Sin embargo, en los últimos años estamos empezando a darnos cuenta de que estos retrovirus, que han coevolucionado con nosotros durante millones de años, tienen funciones importantes, como la regulación de otros genes. Es un campo de investigación extremadamente activo».

En su artículo, los investigadores muestran que uno de esos retrovirus endógenos, el MERVL, marca el ritmo en el desarrollo embrionario, especialmente durante el paso específico de la transición de la totipotencia a la pluripotencia, y explican el mecanismo que hace que esto suceda.

«Se trata -explica Djouder- de una función totalmente nueva para los retrovirus endógenos. Descubrimos un nuevo mecanismo que explica cómo un retrovirus endógeno controla directamente los factores de pluripotencia». Dicho mecanismo implica al URI, un gen que el grupo de Djouder lleva mucho tiempo investigando en profundidad. Hace años, de hecho, se descubrió que si se elimina el URI en animales de laboratorio, los embriones ni siquiera llegan a desarrollarse. Y De la Rosa quería saber por qué y cómo se relacionaba este hecho con el retrovirus MERVL.

En su estudio, De la Rosa, Djouder y su equipo muestran que una de las funciones de URI es, precisamente, permitir la acción de moléculas esenciales para adquirir pluripotencia; si la URI no actúa, tampoco lo hacen los factores de pluripotencia, y la célula permanece en estado de totipotencia. Y resulta que la acción de URI depende de una proteína endógena del retrovirus, MERVL-gag.

Los investigadores, de hecho, descubrieron que durante la fase de totipotencia, cuando sólo hay dos células en el ovocito, la expresión de la proteína viral MERVL-gag es alta; esta proteína se une a la URI y evita que actúe. Sin embargo, sus niveles bajan gradualmente, y es entonces cuando URI puede entrar en acción y aparece la pluripotencia. Como explica De la Rosa, «es una transición suave. Cuando hay una alta expresión de proteína viral, existen menos factores de pluripotencia; a medida que disminuye la expresión de ERV, URI estabiliza dichos factores».

En su artículo, los investigadores escriben que «nuestros hallazgos revelan una coevolución simbiótica de los retrovirus endógenos con sus células huésped para garantizar la progresión fluida y oportuna del desarrollo embrionario temprano». En otras palabras, la relación triple entre la proteína viral, URI y los factores de pluripotencia está finamente modulada. En palabras de Djouder, todo esto sucede «para permitir tiempo suficiente para que el embrión se ajuste y coordine la transición suave de la totipotencia a la pluripotencia y la especificación del linaje celular durante el desarrollo embrionario».