Resucitan una proteína ‘fósil’ que protege a las bacterias de un virus

Investigadores de la Universidad de Granada han realizado un experimento de prueba de concepto, en el que una proteína de 4.000 millones de años fabricada en ‘E. Coli’ moderna protegió a las bacterias de ser secuestradas por un virus que infecta las bacterias.

La proteína antigua, una forma ancestral de la tiorredoxina, era lo suficientemente similar a sus análogos actuales que pueden funcionar en ‘E. coli’, pero lo suficientemente diferente como para que el bacteriófago no pudiera utilizar la proteína a su favor, como se detalla en un artículo que se publica este martes en ‘Cell Reports’ y que recoge Europa Press.

«Esta es una carrera armamentística. La tiorredoxina ha estado cambiando, evolucionando, para evitar ser secuestrada por el virus y el virus ha evolucionado para secuestrar la proteína --relata el autor senior José Sánchez-Ruiz, de la Universidad de Granada--. Así que, volvimos atrás y estropeamos toda la estrategia del virus».

El laboratorio de Sánchez-Ruiz está especializado en la reconstrucción de secuencias de genes antiguos que codifican proteínas. Dado que las proteínas no se conservan durante miles de millones de años, los investigadores hicieron su mejor estimación de la antigua proteína basándose en datos genéticos a través de muchos taxones diferentes.

La tiorredoxina, una proteína versátil que mueve los electrones alrededor de modo que pueden producirse reacciones químicas, es una de las favoritas en el laboratorio porque ha estado presente casi desde el origen de la vida y está presente en todos los organismos modernos.

También es una de las proteínas que el bacteriófago debe reclutar para sobrevivir y replicarse, de forma que sin una tiorredoxina secuestrada, el virus llega a un callejón sin salida. En una serie de experimentos llevados a cabo por Asunción Delgado, entonces investigadora posdoctoral en la Universidad de Granada, los científicos probaron siete reconstrucciones de tiorredoxinas primordiales, con edades comprendidas entre 1.500 millones de años y 4.000 millones de años, para ver si podían funcionar en la ‘E. coli’ moderna.

Las tiorredoxinas de la vieja escuela pasaron la prueba con diversos grados de éxito. «Fue un poco sorprendente --reconoce Delgado--. El organismo moderno es un entorno celular completamente diferente. Las tiorredoxinas ancestrales tenían diferentes socios moleculares, todos distintos. Cuanto más atrás del presente se obtienen, menos funcionan en un organismo moderno, pero incluso cuando volvemos al origen del vida, todavía muestran alguna funcionalidad».

Pero las tiorredoxinas ancestrales eran lo suficientemente diferentes como para que los fagos modernos no pudieran reconocerlas

o unirse a ellas. Sin embargo, la resurrección de proteínas antiguas puede ser útil como algo más que una curiosidad científica.

Los virologistas tienden a centrarse en los seres humanos infectados, pero los virus que matan a la mayoría de las personas no son patógenos humanos, sino más bien los virus que matan las cosechas, provocando hambrunas masivas. Delgado, Sanchez-Ruiz y sus compañeros especulan que podrían editarse proteínas antiguas en plantas para conferir protección contra los virus que matan a los cultivos; aunque esta idea aún no se ha probado en las plantas.

«Si esto se aplica a las plantas, no serían genes de bacterias antiguas, sino genes de la misma planta, sería la versión ancestral de un gen de la misma planta», explica Sánchez-Ruiz. «Esto es una alteración genética, por supuesto, pero es una alteración genética leve. No es como tener un gen de una especie que se transfiere a una especie diferente. Tampoco sería como Jurassic Park. Comparativamente, sería como un pequeño cambio en un gen que la planta ya tiene de antes», añade.

Los experimentos de resurrección de proteínas también podrían arrojar luz sobre cómo funciona la evolución a nivel de proteína. «Lo que podemos hacer es dejar que el virus evolucione para adaptarse a la proteína ancestral y luego hacer el experimento a la inversa --dice Sánchez-Ruiz--. Una vez que se ha adaptado a la proteína ancestral, podemos probar cómo reacciona a la proteína moderna. Podemos ver si repite la evolución».

El próximo conjunto de experimentos de los investigadores se centrará en los fundamentos de la evolución de proteínas, pero señalan que entender y resucitar las proteínas antiguas podría ser un recurso clave para la biotecnología. En lugar de introducir nuevos elementos, los bioingenieros pueden ser capaces de reutilizar a los más antiguos en la historia coevolutiva de los virus y las células. «Algunas personas piensan que la evolución es sólo una teoría o es sólo una especie de explicación filosófica --dice Sánchez-Ruiz--. Los estudios evolutivos tienen aplicaciones prácticas». EP