Cuando se trata de la regeneración, algunos animales son capaces de realizar increíbles hazañas. Si cortas la pierna de una salamandra, volverá a crecer. Cuando están amenazados, algunos geckos dejan caer sus colas para distraer a su depredador, solo para volver a crecer más tarde.
Otros animales llevan el proceso aún más lejos. Las lombrices, las medusas y las anémonas de mar planarias realmente pueden regenerar sus cuerpos después de ser cortados por la mitad.
Dirigido por el Profesor Asistente de Biología Organísmica y Evolutiva, Mansi Srivastava, un equipo de investigadores está arrojando nueva luz sobre cómo los animales logran la hazaña, descubriendo una serie de interruptores de ADN que parecen controlar los genes para la regeneración de todo el cuerpo.
Usando gusanos pantera de tres bandas para probar el proceso, Srivastava y Andrew Gehrke, un becario postdoctoral que trabajaba en su laboratorio, encontraron que una sección de ADN no codificante controla la activación de un “gen de control maestro” llamado respuesta temprana de crecimiento, o EGR. Una vez que está activo, EGR controla una serie de otros procesos al activar o desactivar otros genes.
“Lo que encontramos es que este gen maestro único se activa [y activa] los genes que se activan durante la regeneración”, dijo Gehrke. “Básicamente, lo que está sucediendo es que las regiones no codificadas están indicando a las regiones codificadoras que se activen o desactiven, por lo que una buena forma de pensar es que son interruptores”.
Para que el proceso funcione, dijo Gehrke, el ADN en las células de los gusanos, que normalmente está estrechamente plegado y compactado, tiene que cambiar, lo que hace que haya nuevas áreas disponibles para la activación.
“Muchas de esas partes del genoma muy compactas en realidad se vuelven más abiertas”, dijo, “porque hay interruptores reguladores que tienen que activar o desactivar los genes. Así que uno de los grandes hallazgos en este documento es que el genoma es muy dinámico y realmente cambia durante la regeneración a medida que se abren y cierran diferentes partes”.
Antes de que Gehrke y Srivastava pudieran comprender la naturaleza dinámica del genoma del gusano, tenían que ensamblar su secuencia, no una simple hazaña en sí misma.
“Eso es una gran parte de este documento”, dijo Srivastava. “Estamos lanzando el genoma de esta especie, lo cual es importante porque es el primero de este filo. Hasta ahora no había ninguna secuencia completa del genoma disponible”.
También es digno de mención, agregó, porque el gusano pantera de tres bandas representa un nuevo sistema modelo para estudiar la regeneración.
Si bien esas herramientas pueden demostrar la naturaleza dinámica del genoma durante la regeneración, Gehrke pudo identificar hasta 18,000 regiones que cambian, lo que es importante, dijo Srivastava, es el significado que pudo obtener al estudiarlas. Ella dijo que los resultados muestran que la EGR actúa como un interruptor de encendido para la regeneración: una vez que se enciende, se pueden llevar a cabo otros procesos, pero sin eso, no sucede nada.
“Pudimos disminuir la actividad de este gen y encontramos que si no tienes EGR, no pasa nada”, dijo Srivastava. “Los animales simplemente no pueden regenerarse. Todos esos genes posteriores no se activarán, por lo que los otros interruptores no funcionan, y toda la casa queda a oscuras, básicamente”.
Si bien el estudio revela nueva información sobre cómo funciona el proceso en los gusanos, también puede ayudar a explicar por qué no funciona en los seres humanos.
“Resulta que EGR, el gen maestro y los otros genes que se activan y desactivan en el curso de la corriente están presentes en otras especies, incluidos los humanos”, dijo Gehrke.
“La razón por la que llamamos a este gen en los gusanos EGR es porque cuando miras su secuencia, es similar a un gen que ya se ha estudiado en humanos y otros animales”, dijo Srivastava.” Si tienes células humanas en un plato y las estresas, ya sea mecánicamente o si les pones toxinas, expresarán la EGR de inmediato”.
La pregunta es, Srivastava dijo: Si los humanos pueden activar la EGR, y no solo encenderla, sino hacerlo cuando nuestras células están heridas, ¿por qué no podemos regenerarnos? La respuesta puede ser que si EGR es el interruptor de encendido, creemos que el cableado es diferente.
Con lo que habla EGR en células humanas puede ser diferente a lo que está hablando en el gusano pantera de tres bandas, y lo que Andrew ha hecho con este estudio es encontrar una manera de llegar a este cableado. Así que queremos averiguar cuáles son esas conexiones y luego aplicarlas a otros animales, incluidos los vertebrados que solo pueden hacer una regeneración más limitada.
En el futuro, Srivastava y Gehrke dijeron que esperan investigar si los interruptores genéticos activados durante la regeneración son los mismos que se usaron durante el desarrollo y continuar trabajando para comprender mejor la naturaleza dinámica del genoma.
“Ahora que sabemos qué son los conmutadores para la regeneración, estamos viendo los conmutadores involucrados en el desarrollo, y si son los mismos”, dijo Srivastava. “¿Acabas de volver a hacer el desarrollo o se trata de un proceso diferente?”
El equipo también está trabajando para comprender las formas precisas en que EGR y otros genes activan el proceso de regeneración, tanto para los gusanos pantera de tres bandas como para otras especies.
Al final, dijeron Srivastava y Gehrke, el estudio resalta el valor de comprender no solo el genoma, sino todo el genoma, tanto las partes no codificadas como las codificadas.