Un grupo internacional de investigadores desvela cómo una duplicación génica que ocurrió hace millones de años permitió la evolución del gen ASF1b, involucrado en el cáncer. La duplicación del gen original propició una separación y optimización de funciones, lo que pudo suponer una ventaja adaptativa para las células. Los resultados de este estudio representan el primer ejemplo de cómo el contexto genómico influye en la aparición de nuevos genes.
Cómo y cuándo la evolución genera diversidad o da forma a las proteínas, las piezas funcionales de los seres vivos, son preguntas esenciales que rodean la teoría de la evolución.
En humanos, la mayoría de los genes han surgido por duplicación génica, una estrategia por la que un gen genera dos copias idénticas que pueden evolucionar para producir proteínas distintas.
Un trabajo que publican hoy científicos del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) describe cómo una duplicación génica ocurrida en el ancestro de vertebrados, hace 500 millones de años, propició la evolución del gen ASF1b, esencial para la correcta división celular y relacionado con algunos tipos de cáncer como el de mama.
Las conclusiones, publicadas en la revista Molecular Biology and Evolution, son el resultado de la colaboración del equipo que lidera Alfonso Valencia, vicedirector de Investigación Básica y director del Programa de Biología Estructural y Biocomputación del CNIO, con el equipo de Genevieve Almouzni, del Institut Curie en París, Francia, y miembro del Comité Científico Asesor del CNIO.
“Cuando las proteínas tienen una similitud tan grande como la que existe entre las dos copias humanas del gen ASF1 –ASF1a y el ASF1b–, es comúnmente asumido que tienen funciones similares en las células, en este caso relacionadas con procesos fundamentales, como la remodelación y reparación del ADN, la división o proliferación celular y la transcripción o activación génica”, explica Valencia.
El entorno genómico
El equipo de Almouzni descubrió hace varios años que, a pesar de su similitud en estructura, las dos copias de ASF1 no eran redundantes, sino que se habían repartido las funciones ancestrales. Pero, ¿cómo y por qué ocurrió esta especialización, y qué ventajas biológicas suponía para las células?
Los autores del trabajo han utilizado sofisticados métodos de reconstrucción de estados ancestrales para rastrear la historia evolutiva de ASF1 desde su duplicación. Para ello, han estudiado el genoma de hasta 40 especies, algunas tan diversas como el erizo de mar, lampreas, peces, ranas o un amplio espectro de mamíferos y aves.
Federico Abascal, primer autor del artículo, explica: “Nuestros resultados sugieren que ASF1b es la copia original que se duplicó hace millones de años. Después de esta duplicación, la otra copia se movió dos veces en el genoma, situándose en entornos muy distintos al original”. Por su parte, Daniel Rico, otro de los autores, añade: “Es precisamente esta localización de los dos duplicados génicos en entornos genómicos tan diferentes lo que posiblemente abrió una puerta para que ASF1b y ASF1a siguiesen caminos distintos”.
Según los investigadores, el nuevo contexto genómico y la selección positiva son los responsables de las sutiles diferencias entre las dos proteínas, que son las que les permiten desarrollar funciones distintas. “Este proceso de separación de funciones puso fin al conflicto adaptativo del gen ancestral, que debía realizar simultáneamente funciones muy diversas, competitivas e indispensables para las células”, aclara Valencia.
Los investigadores señalan que estudiar la historia molecular de los genes es fundamental para entender cómo se adaptan a las funciones que desarrollan. En el caso de proteínas tan importantes como ASF1, este conocimiento es clave para establecer el proceso de su desregulación en cáncer.
Referencia bibliográfica:
Subfunctionalization via adaptive evolution influenced by genomic context: the case of histone chaperones ASF1a and ASF1b. Abascal F, Corpet A, Gurard-Levin ZA, Juan D, Ochsenbein F, Rico D, Valencia A, Almouzni G. Molecular Biology and Evolution (2013). doi: 10.1093/molbev/mst086
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