Un estudio internacional y multidisciplinar ha dilucidado la estructura de la maquinaria responsable de escribir gran parte de nuestro "genoma oscuro", el 98% de nuestro ADN cuya función biológica se desconoce en gran medida. Estos resultados podrían impulsar tratamientos totalmente novedosos para las enfermedades autoinmunes, el cáncer y la neurodegeneración, según publican sus autores en la revista ´Nature´.

El equipo de la Universidad de Rutgers (Estados Unidos) y de más de una docena de otras instituciones, tanto académicas como industriales, ha publicado las primeras imágenes de alta resolución y detalles estructurales del elemento similar a un virus conocido como LINE-1. Lo describen como "un antiguo genoma genético" o como "un antiguo parásito genético" que constituye una de las partes más comunes del ADN humano. La investigación ha sido dirigida por Martin Taylor, de la Facultad de Medicina de Harvard, e investigadores de la empresa de biotecnología ROME Therapeutics.

Los retroelementos como LINE-1 pueden actuar como "genes saltarines" y han escrito una gran fracción de nuestro oscuro genoma mediante un mecanismo de copiar y pegar. La inmensa mayoría del medio millón de elementos LINE-1 de nuestro genoma están dañados: sólo unos 100 elementos LINE-1 tienen el potencial de ser activos en las células de nuestro cuerpo.

Normalmente inactivo en las células sanas, en la enfermedad, LINE-1 puede liberarse y producir proteínas, incluyendo una llamada proteína LINE-1 ORF2 (L1 ORF2p) que intenta añadir nuevas copias de LINE-1 causantes de mutaciones de nuevo en nuestro ADN. El aumento de la actividad de los elementos LINE-1 parece ser una causa común de autoinmunidad, cáncer y otras enfermedades.

El conocimiento detallado de LINE-1, junto con el ARN LINE-1 y el ORF2p L1, podría permitir el descubrimiento o la creación de fármacos que se unan a una o más de estas moléculas e impidan que dañen el organismo, según los investigadores. También podría conducir a descubrimientos fundamentales sobre los seres humanos y otros seres vivos.

LINE-1 ORF2p funciona como transcriptasa inversa. El profesor Eddy Arnold, uno de los ocho coautores del artículo, y el coautor, el profesor de investigación asociado Francesc Xavier Ruiz, ambos del Centro de Biotecnología y Medicina Avanzadas (CABM) de Rutgers, son expertos en la estructura de las enzimas de la transcriptasa inversa.

"Un dogma central de la biología molecular sostenía que la información genética siempre fluía del ADN al ARN y a la proteína --explica Ruiz--. No fue hasta la década de 1970 cuando se descubrieron las transcriptasas inversas -proteínas como L1 ORF2p que convierten el ARN en ADN extra, que se inserta en el genoma- y que eran fundamentales para retrovirus como el VIH".

"Las estructuras de la transcriptasa inversa del VIH del laboratorio de Arnold resultaron ser un punto de inflexión crítico en el diseño de nuevos medicamentos para combatir el mortal virus, y ahora el conocimiento sobre la transcriptasa inversa L1 ORF2p y su funcionamiento en nuestras células puede ser un punto de inflexión similar en la lucha contra el cáncer, las enfermedades autoinmunes o el envejecimiento", añade.

LINE-1 es uno de los elementos más comunes en el ADN humano. El genoma de una persona normal contiene más de medio millón de copias del ADN viral. Es, por tanto, una parte importante del "genoma oscuro", el material genético poco conocido que no proporciona los planos de ninguna de las proteínas que utiliza el cuerpo humano.

El laboratorio de Arnold lleva más de 35 años estudiando las enzimas transcriptasas inversas, las proteínas que crean ADN e intentan insertarlo en los genomas del huésped. Los descubrimientos de su laboratorio sobre la estructura y función de la transcriptasa inversa del VIH guiaron el descubrimiento de nuevos medicamentos contra la infección por VIH. Arnold también cree que el mapeo de la estructura de L1 ORF2p podría ser fundamental tanto para la biología como para la medicina.

"Como se explica en el artículo, estos análisis revelan el intrincado funcionamiento de la máquina molecular que ha escrito casi la mitad del genoma humano --apunta Arnold, que también es Profesor de la Junta de Gobernadores y Profesor Distinguido tanto en CABM como en el Departamento de Biología Química--. El cuerpo sano tiene mecanismos para reprimirlos, pero en estados de enfermedad como el cáncer, estos sistemas no funcionan correctamente. Gracias a este asombroso trabajo en equipo, ahora conocemos en detalle cómo funciona LINE-1 ORF2p, qué fármacos existentes funcionan y cuáles no, y por qué. También hemos hecho grandes avances en nuestra comprensión de la evolución de estos elementos y de cómo esto puede relacionarse con los virus. Todo esto sólo ha sido posible gracias a un equipo altamente colaborativo y multidisciplinar", resalta.

Ruiz concluye que estas moléculas "tienen un impacto sobre nosotros que va mucho más allá de las enfermedades. Por ejemplo, los investigadores han descubierto que la inserción de estos ADN "basura" en medio de los genes que codifican la cola en los homínidos puede explicar por qué ya no tenemos cola." Arnold apostilla que, "de hecho, las funciones biológicas del genoma oscuro siguen siendo en gran parte desconocidas, pero está claro que las actividades que en él se realizan pueden dar forma a lo que somos".