Los fragmentos de ADN descartados por las unidades de energía de nuestras neuronas están siendo absorbidos por nuestro genoma nuclear con mucha más frecuencia de lo que se suponía, lo que potencialmente pone a nuestros cerebros en mayor riesgo de desarrollar enfermedades potencialmente mortales.
Una investigación realizada por un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Columbia en Estados Unidos ha descubierto que los individuos con un mayor número de inserciones mitocondriales nucleares (o NUMT, por sus siglas en inglés) en sus células cerebrales tienen más probabilidades de morir antes que aquellos con menos transferencias de ADN.
Las mitocondrias son como las baterías de nuestras células y producen energía en forma de moneda química que satisface la mayoría de las necesidades metabólicas de nuestro cuerpo. Estas pequeñas centrales eléctricas, que en su día eran organismos microbianos independientes, cooptado por nuestros ancestros unicelulares miles de millones de años en el pasado, genes y todo.
Desde entonces, nuestros genomas ancestrales y mitocondriales han existido en un acuerdo de casa compartida mutuamente beneficioso, con las mitocondrias mezclando lentamente páginas de su genoma en la biblioteca genética de la casa.
Es una migración furtiva que continúa hasta el día de hoy.
“Es raro, pero un nuevo NUMT se integra en el genoma humano aproximadamente una vez cada 4.000 nacimientos”. dice La bióloga molecular de la Universidad de Columbia, Kalpita Karan.
“Esta es una de las muchas formas, conservadas desde la levadura hasta los humanos, mediante las cuales las mitocondrias se comunican con los genes nucleares”.
Para genealogistas Seguimiento de la herencia mitocondrial o médicos forenses construyendo mapas familiaresEsta contaminación cruzada de material genético puede ser una fuente de confusión.
Los investigadores médicos han descubierto un problema más preocupante: la inserción de ADN mitocondrial en nuestros genomas también puede interrumpir procesos vitales.
“El ADN mitocondrial se comporta de manera similar a un virus en el sentido de que hace uso de cortes en el genoma y se pega a sí mismo, o como genes saltarines conocidos como retrotransposones que se mueven por el genoma humano”, dice El genetista de la Universidad de Michigan Ryan Mills, quien codirigió el estudio con Martin Picard, un psicobiólogo mitocondrial de la Universidad de Columbia.
Este comportamiento similar al de un virus “de cosecha propia” se ha asociado anteriormente con un mayor riesgo de cánceres específicos en otros sistemas corporales, lo que junto con la evidencia de que los NUMT aceleran el envejecimiento en células de levadura Esto llevó a los investigadores a considerar si una vida de ADN mitocondrial acumulado en núcleos no reproductivos podría causar otros problemas de salud.
Utilizando un banco de material post mortem recolectado como parte de un estudio longitudinal separado Sobre los problemas neurológicos en las personas mayores, el equipo dirigido por Picard y Mills analizó varias áreas diferentes de tejido cerebral y células inmunes representadas en poco menos de 1.200 individuos.
No sólo se incorporaban fragmentos de ADN mitocondrial a los cromosomas de células no reproductivas del cuerpo con una frecuencia sorprendente, sino que algunos tejidos particularmente longevos albergaban toda una vida de memoria mitocondrial.
En comparación con las células que circulan en la sangre, las células cerebrales habían acumulado muchos más NUMT, y las muestras de la corteza prefrontal dorsolateral que contiene más de cinco veces el número de inserciones mitocondriales que los tejidos extraídos del cerebelo.
Es preocupante que las personas con un mayor número de NUMT en sus genomas neuronales tuvieran más probabilidades de morir antes y quienes morían más jóvenes presentaban dos inserciones adicionales por cada década de su vida que sus pares más longevos.
“Esto sugiere por primera vez que los NUMT pueden tener consecuencias funcionales y posiblemente influir en la esperanza de vida”. dice Picardo.
“La acumulación de NUMT puede agregarse a la lista de mecanismos de inestabilidad del genoma que pueden contribuir al envejecimiento, al deterioro funcional y a la esperanza de vida”.
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Una medida de inserciones en cultivos de fibroblastos de piel humana encontró que un nuevo NUMT aparecía en promedio cada 12,6 días, una tasa que aumentaba significativamente entre las mitocondrias que contenían mutaciones estresantes.
No es la primera vez Se sospechaba que los fragmentos descartados de ADN mitocondrial causaban daños neurológicos, pero ahora es evidente que su incorporación a nuestra biblioteca genética podría estar causando su propio tipo de caos.
Analizar otros tejidos en una población más amplia podría revelar más información sobre las consecuencias de que las mitocondrias llenen nuestras células con páginas de su diario genético.
Sin embargo, incluso este pequeño vistazo a la conversación genética dentro de nuestras células sugiere que debemos prestar mucha atención a la antigua tensión entre estos dos antiguos compañeros de casa.
Esta investigación fue publicada en PLOS Biología.