Hace cientos de millones de años los animales evolucionaron gracias a que determinados virus infectaron organismos primitivos. El material genético viral se integró en el genoma de los primeros seres pluricelulares y hoy sigue presente en el ADN. A lo largo de la última década se ha descubierto que las secuencias genéticas procedentes de esos virus constituyen al menos el 8-10 por ciento del genoma humano.
En este sentido, investigadores del CNIO han descrito por primera vez el papel que estos virus juegan en un proceso clave del desarrollo humano, que ocurre pocas horas tras la fecundación: el paso a la pluripotencia, cuando el ovocito pasa de tener de dos a cuatro células. Antes de ese paso cada una de las dos células del embrión es totipotente, es decir, podría desarrollarse en un organismo independiente. En cambio, las cuatro células de la fase siguiente no son totipotentes, pero sí pluripotentes, porque pueden diferenciarse en células de cualquier tejido especializado del cuerpo.
Virus ancestrales
Este material genético que dejaron los retrovirus endógenos se unió con el genoma de los seres vivos que presenciaron la explosión Cámbrica, una época hace más de 500 millones de años en que los mares del planeta vivieron una explosión de biodiversidad.
“Hasta hace poco, esos restos virales se consideraban ‘DNA basura’, material genético inservible o incluso perjudicial”, explica Sergio De la Rosa, primer firmante del estudio que se publica en Science Advances. “Intuitivamente se pensaba que tener virus en el genoma no podía ser bueno. Pero en los últimos años nos estamos dando cuenta de que estos retrovirus, que han co-evolucionado con nosotros a lo largo de millones de años, cumplen funciones importantes, como regular otros genes. Es un campo de investigación muy activo”, añade.
La investigación demuestra que el retrovirus endógeno MERVL marca el ritmo en el desarrollo del embrión, concretamente durante el paso específico de la transición de totipotencia a pluripotencia, y explica el mecanismo por el que esto sucede. Este implica al gen URI.
“Es un papel completamente nuevo para los retrovirus endógenos”, señala Nabil Djouder, autor senior del estudio. “Descubrimos un nuevo mecanismo que explica cómo un retrovirus endógeno controla los factores de pluripotencia de manera directa”, apunta.
Hace años se descubrió que si se elimina URI en animales de laboratorio los embriones no llegaban a desarrollarse. De la Rosa quiso saber por qué, y fue así como descubrió su relación con el retrovirus MERVL. Sus hallazgos revelan que una de las funciones de URI es hacer posible la acción de moléculas esenciales para adquirir pluripotencia; si URI no actúa, tampoco lo hacen los factores de pluripotencia y la célula queda en un estado de totipotencia. Y esto llevó a descubrir que es una proteína del retrovirus endógeno, MERVL-gag, la que a su vez modula la acción de URI.
Transición
Los investigadores observaron que durante la fase de totipotencia la expresión de la proteína vírica MERVL-gag es alta; esta proteína se une a URI y le impide actuar. Pero, poco a poco, los niveles cambian, de manera que bajan los de proteína vírica MERVL-gag y URI puede entrar en acción, momento en el que aparece la pluripotencia. “Es una transición suave, cuando tienes una expresión alta de proteína vírica, tienes menos factores de pluripotencia; cuando decrece la expresión de ERV dejas que URI estabilice a esos factores”, señala De la Rosa.
El estudio muestra la coevolución simbiótica de los retrovirus endógenos con sus células huésped, para garantizar la progresión fluida y oportuna del desarrollo embrionario temprano. “La relación a tres bandas entre la proteína vírica, URI y los factores de pluripotencia está modulada de manera muy fina para dar tiempo suficiente al embrión para ajustarse y coordinar la transición suave de la totipotencia a la pluripotencia, y la especificación del linaje celular durante el desarrollo embrionario”, concluye Djouder.
