Cuando necesitamos realizar una tarea, nuestras células dependen de las proteínas para llevarla a cabo. ¿Queremos movernos? Esa es tarea de la actina. ¿Queremos ver? La rodopsina nos ayudará. ¿Queremos oler? Los receptores olfativos son los encargados. Entonces, si las proteínas hacen todo, ¿por qué el ADN que no codifica proteínas constituye una parte tan grande (~98%) del genoma humano? Los científicos llevan casi 50 años trabajando en esta cuestión utilizando diversos organismos modelo (Biémont y Vieira, 2006).
Los tripanosomas son parásitos unicelulares que causan la enfermedad del sueño. También son células eucariotas, lo que significa que, evolutivamente hablando, están más cerca de las plantas y los animales que de las bacterias, a pesar de haberse separado de nuestro linaje eucariota hace aproximadamente 500 millones de años. Esta temprana divergencia los convierte en un excelente modelo para estudiar conceptos biológicos básicos: operan de manera muy diferente a los humanos, pero los mecanismos fundamentales de la vida aún deben llevarse a cabo.
Al igual que el genoma humano, los genomas de los tripanosomas albergan grandes regiones no codificantes, incluidas regiones que consisten en repeticiones múltiples de secuencias cortas de ADN (Rabuffo et al., 2024). Estas regiones se nombran según la longitud de la secuencia repetida: la repetición de 70 pares de bases, la repetición de 177 pares de bases, y así sucesivamente. Además, estas repeticiones se encuentran en múltiples ubicaciones del genoma. Los tripanosomas tienen 11 cromosomas principales y cientos de cromosomas pequeños. Las repeticiones de 177 pares de bases (pb) se encuentran en todos estos cromosomas pequeños, aunque su función exacta es desconocida (Ersfeld y Gull, 1997).
Ahora, en eLife, Robin Allshire, Keith Matthews y sus colegas de la Universidad de Edimburgo –incluyendo a Roberta Carloni y Tadhg Devlin como primeros autores compartidos– informan nuevos conocimientos sobre el misterio del ADN no codificante en los tripanosomas (Carloni et al., 2025). Para investigar el papel de las repeticiones de 70 pb y 177 pb, Carloni et al. diseñaron las llamadas proteínas TALE que se unen específicamente a estas repeticiones. A continuación, vincularon las proteínas TALE a proteínas naturales cercanas, las purificaron y luego identificaron las proteínas naturales mediante espectrometría de masas.
Muchas de las proteínas naturales que identificaron para las repeticiones de 177 pb fueron componentes del cinetocoro, un complejo multiproteico que está involucrado en la división celular. Cuando una célula se divide, replica sus cromosomas, y una estructura llamada huso mitótico separa los cromosomas replicados, asegurando que ambas células hijas reciban el conjunto completo de material genético (Akiyoshi, 2016). El cinetocoro conecta el huso mitótico a una región de los cromosomas replicados llamada centrómero. Encontrar el cinetocoro en las repeticiones de 177 pb es significativo porque no se sabía previamente qué secuencia, si alguna, actuaría como el centrómero de los cromosomas más pequeños.
El huso mitótico está compuesto por fibras del huso, y los cinetocoros generalmente conectan el centrómero a los extremos de estas fibras durante la división celular. Sin embargo, el gran número de cromosomas pequeños que se encuentran en los tripanosomas significa que podrían superar en número a las fibras del huso, por lo que algunos de ellos podrían tener que conectarse al lado de la fibra en lugar de al extremo (Gull et al., 1998; Figura 1). En relación con esto, el cinetocoro contiene múltiples proteínas, y algunas de estas no pudieron ser identificadas en las repeticiones de 177 pb por Carloni et al.: una posible explicación para esto es que la composición del cinetocoro es diferente para los cromosomas más pequeños para permitirles conectarse al lado de las fibras del huso.
Top left: Trypanosomes diverged from our eukaryotic lineage about 500 million years ago, making them an excellent model for studying basic biological concepts. Right: Schematic of part of the nucleus of a trypanosome showing one large chromosome (top) and two smaller chromosomes (bottom) being separated by the mitotic spindle (yellow) during cell division. Spindle fibers are attached to the chromosomes via kinetochore proteins (blue and purple), which bind to the centromere (blue squares) of the large chromosome, and to 177 bp repeats (red triangles) in the small chromosomes. Replication Protein A (RPA; orange) was found at 70 bp repeats (green circles), possibly helping to repair DNA breaks. However, it is unclear if RPA is also found at 70 bp repeats where there are no DNA breaks. Components are not drawn to scale.A role for repeat sequences in non-coding DNA of trypanosomes.
Carloni et al. también estudiaron las repeticiones de 70 pb utilizando el mismo enfoque. Allí, identificaron un complejo proteico llamado RPA (abreviatura de Replication Protein A). RPA generalmente se une al ADN de cadena simple, evitando que el ADN se enrosque y se degrade, y tiene un papel esencial durante la reparación de roturas del ADN (Dueva e Iliakis, 2020). Los tripanosomas explotan estas roturas para evadir el sistema inmunitario humano. En particular, cambian periódicamente su ‘capa superficial’ mediante la recombinación (es decir, la ruptura y el reensamblaje) de regiones genómicas que codifican diferentes variantes de la capa (Mugnier et al., 2015; Keneskhanova et al., 2025). Este cambio regular de capas significa que el sistema inmunitario del huésped nunca logra reconocer y eliminar a todos los tripanosomas, razón por la cual las infecciones por tripanosomas pueden ser letales si no se tratan.
Las repeticiones de 70 pb se encuentran cerca de muchas variantes de la capa, y se espera que se rompan con frecuencia (da Silva et al., 2018), por lo que no es sorprendente encontrar RPA en estas ubicaciones. Sin embargo, los tripanosomas cultivados en laboratorio cambian de capa con mucha menos frecuencia que los que se encuentran en la naturaleza (Dreesen y Cross, 2008), por lo que encontrar RPA en las repeticiones de 70 pb plantea preguntas interesantes. ¿Es el enriquecimiento de RPA en esta ubicación realmente un resultado de roturas frecuentes del ADN? Si hay roturas frecuentes, ¿por qué no resultan en cambios de capa, y está implicado RPA en esto?
El trabajo de Carloni et al. nos acerca un paso más a la comprensión del propósito de varias regiones no codificantes de proteínas en los tripanosomas. Además, podría ser posible aplicar su enfoque, así como sus hallazgos, a otros organismos.
