Un único evento molecular en las células podría ser la clave de cómo el hombre ha evolucionado para convertirse en el animal más inteligente del planeta.
Benjamin Blencowe, profesor en el Centro Donnelly de la Universidad de Toronto y presidente de Investigación Médica, y su equipo han descubierto cómo un pequeño cambio en una proteína llamada PTBP1 puede estimular la creación de neuronas –células que forman el cerebro–, lo que podría haber alimentado la evolución del cerebro de los mamíferos para convertirse en el más grande y complejo entre los vertebrados.
El tamaño del cerebro y la complejidad varían enormemente entre los vertebrados, pero no está claro cómo surgieron estas diferencias. Los seres humanos y las ranas, por ejemplo, han evolucionado por separado durante 350 millones de años y tienen muy diferentes habilidades cerebrales, pero los científicos han demostrado que utilizan un repertorio de genes notablemente similares para construir órganos en el cuerpo.
La clave radica en el proceso que estudió el grupo de Blencowe, conocido como empalme alternativo (AS, por sus siglas en inglés), por el que los productos génicos se ensamblan en proteínas, que son los componentes básicos de la vida. Durante AS, fragmentos de genes –llamados exones– se unen para hacer diferentes formas de proteínas, de forma similar a un LEGO, donde algunos fragmentos pueden faltar en la forma final de la proteína.
AS permite a las células fabricar más de una proteína a partir de un único gen, de modo que el número total de proteínas diferentes en una célula supera en gran medida al número de genes disponibles. La capacidad de una célula para regular la diversidad de proteínas en un momento dado refleja su capacidad de asumir diferentes roles en el cuerpo.
El trabajo previo de Blencowe mostró que la prevalencia de AS aumenta con la complejidad de los vertebrados, de forma que, aunque los genes hacen que los cuerpos de los vertebrados puedan ser similares, las proteínas a las que dan lugar son mucho más diversas en animales como los mamíferos, que en las aves y las ranas. Y en ninguna parte es tan amplia como en el cerebro.
“Queríamos ver si AS podría dirigir diferencias morfológicas en el cerebro de las diferentes especies de vertebrados”, explica Serge Gueroussov, estudiante graduado en el laboratorio de Blencowe que es el autor principal del estudio. Gueroussov previamente ayudó a identificar PTBP1 como una proteína que tiene otra forma en los mamíferos, además de la común a todos los vertebrados. La segunda forma de PTBP1 en mamíferos es más corta debido a que se omite un pequeño fragmento durante AS y no se genera en la forma final de la proteína.
PTBP1 es tanto un objetivo como el principal regulador de la AS y su trabajo en una célula es detener que se convierta en una neurona frenando AS de cientos de otros productos genéticos. Gueroussov mostró que en las células de mamíferos, la presencia de la segunda, la versión más corta de PTBP1, desencadena una cascada de eventos, inclinando la balanza proteica para que una célula se convierta en una neurona, como se explica en un artículo sobre el trabajo que se publica en la edición de este jueves de ‘Science’.
Cuando Gueroussov diseñó células de pollo para hacer PTBP1 corta como la de los mamíferos, esto provocó eventos de AS que se dan en los mamíferos. “Una implicación interesante de nuestro trabajo es que este interruptor en particular entre las dos versiones de PTBP1 podría haber afectado al momento en el que las neuronas se forman en el embrión de una manera que crea diferencias en la complejidad morfológica y el tamaño del cerebro”, dice Blencowe, que también es profesor en el Departamento de Genética Molecular.
A medida que los científicos continúen analizando un sinfín de eventos moleculares que ocurren en las células del hombre, seguirán encontrando pistas sobre cómo se desarrolló el cuerpo y la mente humana.”Ésta es la punta de un iceberg en términos de todo el repertorio de los cambios que probablemente han tenido un papel importante en el impulso de las diferencias evolutivas”, resalta Blencowe.
