Estos genes codifican una clase de proteínas conocidas como factores de transcripción, o TF, que controlan la actividad de los genes. Los TF reconocen fragmentos específicos del código de ADN denominados motivos, y los utilizan como sitios de aterrizaje para unir el ADN y activar o desactivar los genes.

Investigaciones anteriores habían sugerido que los FT que son similares en diferentes organismos también se unen a motivos similares, incluso en especies tan diversas como las moscas de la fruta y los humanos. Pero un nuevo estudio del laboratorio del profesor Timothy Hughes, en el Centro Donnelly para la Investigación Celular y Biomolecular, muestra que no siempre es así.

Escribir en la revista. Genetica de la naturaleza, los investigadores describen un nuevo método computacional que les permitió predecir con mayor precisión las secuencias de motivos que cada TF une en muchas especies diferentes. Los resultados revelan que algunas subclases de TF son mucho más diversas funcionalmente de lo que se pensaba anteriormente.

"Incluso entre especies estrechamente relacionadas, hay una parte no despreciable de los FT que probablemente se unirán a nuevas secuencias", dice Sam Lambert, ex estudiante graduado en el laboratorio de Hughes que realizó la mayor parte del trabajo en el periódico y se mudó a la Universidad. de Cambridge por un periodo postdoctoral.

"Esto significa que es probable que tengan funciones novedosas mediante la regulación de diferentes genes, lo que puede ser importante para las diferencias de especies", dice.

Incluso entre chimpancés y humanos, cuyos genomas son idénticos en un 99%, hay docenas de FT que reconocen diversos motivos entre las dos especies de una manera que podría afectar la expresión de cientos de genes diferentes.

"Creemos que estas diferencias moleculares podrían estar impulsando algunas de las diferencias entre los chimpancés y los humanos", dice Lambert, quien ganó el Premio a la Investigación de Graduados Jennifer Dorrington por su destacada investigación doctoral en la Facultad de Medicina de la U of T.

Para reanalizar las secuencias de motivos, Lambert desarrolló un nuevo software que busca similitudes estructurales entre las regiones de unión al ADN de los FT que se relacionan con su capacidad para unir los mismos o diferentes motivos de ADN. Si dos TF, de diferentes especies, tienen una composición similar de aminoácidos, bloques de construcción de proteínas, probablemente se unen a motivos similares. Pero a diferencia de los métodos más antiguos, que comparan estas regiones en su conjunto, Lambert asigna automáticamente un mayor valor a esos aminoácidos, una fracción de toda la región, que se ponen en contacto directamente con el ADN. En este caso, dos TF pueden parecer similares en general, pero si difieren en la posición de estos aminoácidos clave, es más probable que se unan a diferentes motivos. Cuando Lambert comparó todos los TF a través de diferentes especies y los combinó con todos los datos de secuencia de motivos disponibles, descubrió que muchos TF humanos reconocen diferentes secuencias, y por lo tanto regulan genes diferentes, que versiones de las mismas proteínas en otros animales.

El hallazgo contradice la investigación anterior, que estableció que casi todos los TF humanos y de moscas de la fruta se unen a las mismas secuencias de motivos, y es un llamado a la precaución para los científicos que esperan obtener información sobre los TF humanos al estudiar a sus homólogos en organismos más simples.

"Hay una idea que perseveró, y es que los FT se unen a motivos casi idénticos entre humanos y moscas de la fruta", dice Hughes, quien también es profesor en el Departamento de Genética Molecular de la Universidad de Texas y miembro del Instituto Canadiense de Investigación Avanzada. . "Y si bien hay muchos ejemplos en los que estas proteínas se conservan funcionalmente, esto no es de ninguna manera en la medida en que se haya aceptado".

En cuanto a los TF que tienen roles humanos únicos, estos pertenecen a la clase de rápida evolución de los denominados TF con dedos de zinc C2H2, llamados así por protuberancias similares a los dedos que contienen iones de zinc, con las cuales se unen al ADN.

Su función sigue siendo una pregunta abierta, pero se sabe que los organismos con TF más diversos también tienen más tipos de células, que pueden unirse de formas novedosas para construir cuerpos más complicados.

Hughes está entusiasmado con la tentadora posibilidad de que algunos de estos TF con dedos de zinc puedan ser responsables de las características únicas de la fisiología y anatomía humanas, nuestro sistema inmunológico y el cerebro, que son los más complejos entre los animales. Otro tiene que ver con el dimorfismo sexual: innumerables diferencias visibles, y con frecuencia menos obvias, entre los sexos que guían la selección de parejas: decisiones que tienen un impacto inmediato en el éxito reproductivo y también pueden tener un impacto profundo en la fisiología a largo plazo. La cola del pavo real o el vello facial en los hombres son ejemplos clásicos de tales características.

"Casi nadie en la genética humana estudia las bases moleculares del dimorfismo sexual, sin embargo, estas son características que todos los seres humanos se ven entre sí y con las que todos estamos fascinados", dice Hughes. "Estoy tentado de pasar la última mitad de mi carrera trabajando en esto, ¡si puedo descubrir cómo hacerlo!"

La investigación fue financiada por subvenciones de los Institutos Canadienses de Investigación en Salud, el Consejo Nacional de Investigación en Ciencia e Ingeniería y los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. Hughes también tiene la Cátedra de Investigación Médica Billes en la Universidad de Toronto.