Transposones (genes saltarines): definición, descubrimiento y efectos genómicos

Los transposones son sólo uno de los varios tipos de elementos genéticos móviles. Los propios transposones son de dos tipos según su mecanismo, que puede ser de "copiar y pegar" (clase I) o de "cortar y pegar" (clase II).

Clase I (retrotransposones): Se copian a sí mismos en dos etapas, primero del ADN al ARN por transcripción, y luego del ARN de nuevo al ADN por transcripción inversa. A continuación, la copia de ADN se inserta en el genoma en una nueva posición. Los retrotransposones se comportan de forma muy similar a los retrovirus, como el VIH.

Clase II (transposones de ADN): Por el contrario, los mecanismos de transposición de corte y pegado de los transposones de clase II no implican un intermediario de ARN.

Los transposones son mutágenos. Pueden dañar el genoma de su célula huésped de diferentes maneras:

• Un transposón o un retroposón que se inserta en un gen funcional probablemente desactivará ese gen.
• Después de que un transposón abandone un gen, es probable que la brecha resultante no se repare correctamente.
• Las copias múltiples de una misma secuencia, como las secuencias Alu, pueden dificultar el emparejamiento cromosómico preciso durante la mitosis y la meiosis, lo que da lugar a cruces desiguales, una de las principales razones de la duplicación cromosómica.

Los transposones pueden transportar genes accesorios, como los de resistencia a los antibióticos. Pueden utilizarse para introducir un gen en el ADN de un organismo. Esto se ha hecho con las moscas de la fruta (Drosophila melanogaster) al introducir el transposón en el embrión.

• Los primeros transposones fueron descubiertos en el maíz (Zea mays) por Barbara McClintock en 1948, por lo que recibió el Premio Nobel en 1983. Ella observó las mutaciones cromosómicas causadas por estos transposones. Cerca del 50% del genoma total del maíz está formado por transposones. El sistema Ac/Ds que McClintock describió son transposones de clase II.
• Una familia de transposones de la mosca de la fruta Drosophila melanogaster se llama elementos P. Parece que aparecieron por primera vez en la especie a mediados del siglo XX. En 50 años, se han extendido por todas las poblaciones de la especie. Los elementos P artificiales se utilizan para insertar genes en Drosophila mediante la inyección en el embrión.
• La forma más común de transposón en humanos es la secuencia Alu. Tiene una longitud de aproximadamente 300 bases y puede encontrarse entre 300.000 y un millón de veces en el genoma humano.
• Los elementos tipo Mariner son otra clase destacada de transposones que se encuentran en múltiples especies, incluida la humana. El transposón Mariner fue descubierto por primera vez por Jacobson y Hartl en Drosophila. Este elemento transponible de clase II es conocido por su extraña capacidad de transmitirse horizontalmente en muchas especies. Se calcula que hay unas 14.000 copias de Mariner en el genoma humano, con 2,6 millones de pares de bases.

Los transposones se encuentran en muchas formas de vida. Pueden haber surgido de forma independiente muchas veces, o quizás sólo una vez y luego extenderse a otros reinos por transferencia horizontal de genes.

Aunque algunos transposones pueden conferir beneficios a sus huéspedes, la mayoría se consideran parásitos egoístas del ADN. En este sentido, son similares a los virus. Varios virus y transposones también comparten características en la estructura de sus genomas y en sus capacidades bioquímicas, lo que lleva a especular que comparten un ancestro común.

Una actividad excesiva de los transposones puede destruir un genoma, lo que resulta letal. Muchos organismos han desarrollado mecanismos para inhibirlos. Las bacterias pueden utilizar la supresión de genes para eliminar los transposones y los virus de sus genomas, mientras que los organismos eucariotas utilizan el ARN de interferencia (ARNi) para inhibir la actividad de los transposones.

En las células de animales vertebrados, casi todos los más de 100.000 transposones de ADN de un genoma codifican polipéptidos inactivos. En los humanos, todos los transposones de clase I son inactivos. El primer transposón de ADN utilizado como herramienta con fines genéticos, el sistema de transposones de la Bella Durmiente, fue un transposón que resucitó de un largo sueño evolutivo.

Función en el sistema inmunitario

Los transposones pueden haber sido cooptados por el sistema inmunitario de los vertebrados como medio para producir diversidad de anticuerpos: El sistema de recombinación V(D)J funciona mediante un mecanismo similar al de los transposones. Se trata de un sistema de tres genes que se reordenan en la producción de linfocitos de los vertebrados. El sistema codifica de forma diversa proteínas para adaptarse a antígenos de bacterias, virus, parásitos, células disfuncionales como las tumorales y pólenes.

La secuencia final de ADN, y por tanto la secuencia del anticuerpo, es muy variable, incluso cuando se unen los mismos dos segmentos V, D o J. Esta gran diversidad permite que la recombinación VDJ genere anticuerpos incluso frente a microbios con los que ni el organismo ni sus ancestros se habían encontrado previamente.