Priones que favorecen la supervivencia de levaduras.

  Los priones, tienen muy mala fama porque son el agente causal de varias enfermedades como la encefalopatía espongiforme bovina; esto es, la enfermedad de las "vacas locas", el Kuru, la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob, etc. Sin embargo, los priones son proteínas beneficiosas para la vida de las levaduras, Saccharomyces sp. Ahora se ha publicado que pueden transmitir a su descendencia ciertos rasgos promovidos por priones, contribuyendo de este modo a cambios evolutivos.
         
Herencia epigenética


  Hace una década, gracias a investigaciones de laboratorio realizadas con levadura para panificación, se descubrió que detrás de ciertos rasgos hereditarios de estos hongos microscópicos hay priones. 


  La clave del descubrimiento fue que algunas proteínas pueden cambiar espontáneamente de la forma normal a una conformación priónica autoperpetuable. El cambio a la conformación priónica altera la función proteica, lo que puede dar lugar a nuevos rasgos, beneficiosos o no. Las células infectadas, al dividirse transmiten las plantillas fragmentadas de la replicación de priones a su descendencia. Hay que indicar que la tasa a la cual las proteínas cambian a la conformación priónica o la tasa a la que revierten este cambio aumenta en respuesta al estrés ambiental, lo que sugiere que estos cambios son parte de un mecanismo de supervivencia propio de las levaduras.


  La importancia biológica de esta forma de herencia, basada en proteínas que actúan como elementos de herencia epigenética, ha sido muy discutida estos años porque no se habían encontrado priones así en la Naturaleza. Hasta ahora, claro, por eso estamos contando aquí este descubrimiento llevado a cabo por científicos del Instituto Whitehead para la investigación 
biomédica (Cambridge - USA) que han testeado cerca de 700 cepas de levaduras salvajes, aisladas de los ambientes más diversos del mundo. Han buscado priones conocidos y desconocidos, y los han encontrado en la tercera parte de las cepas analizadas. Todos los priones parecen ser capaces de dar
lugar a diversos caracteres nuevos, siendo beneficiosos aproximadamente la mitad. Este inesperado descubrimiento ha sido publicado esta misma semana en "Nature" y se opone frontalmente a la opinión generalizada de que los priones de levadura no son más que enfermedades o artefactos de los cultivos de laboratorio.


Búsqueda de priones de levadura en cepas de origen diverso


 Llevaron a cabo un "screen" químico para el [PSI +], un prión bien conocido. 
Se encontró en diez cepas salvajes. Los estudios genéticos confirmaron que se trataba de un auténtico prión. Y luego se estudiaron los efectos de [PSI +] sobre ciertos rasgos biológicos. Se eliminó la conformación del prión en las cepas y luego se expusieron a situaciones estresantes naturales como alta acidez y anti-fúngicos. Por ejemplo, en una cepa aislada de vino Beaujolais, el prión hizo surgir rasgos que podrían ser beneficiosos o perjudiciales, según las condiciones ambientales. Otro conocido prión, el [MOT3 +] fue hallado en seis cepas silvestres.


  Para saber si las levaduras salvajes podrían albergar elementos priónicos desconocidos, aplicaron el protocolo químico que transformó los priones [PSI +] y [MOT3 +] al estado normal exponiendo conjuntos de cultivos de todas las cepas silvestres. Observaron 255 cepas con fenotipos cambiantes bajo diferentes factores de estrés una vez pasado el tratamiento. Tanta diversidad fenotípica debida a priones ha sido inesperada.Otra de las sorpresas que ha aportado este interesante trabajo ha sido que aproximadamente el 40% de los rasgos inducidos por los priones encontrados en la Naturaleza resulta ser beneficioso para el crecimiento en las diferentes condiciones ambientales evaluadas.


Selección Natural y mundo previo al RNA


  El hecho de resultar beneficiosos con tanta frecuencia sugiere que los priones han sido previamente sometidos a selección natural. Formarían parte de un mecanismo que permite a la levadura adaptar rápidamente su fisiología a un entorno cambiante que se vuelve bruscamente poco favorable para su supervivencia. 


  Los autores convencidos de la importancia que han tenido los priones en la evolución de las levaduras finalmente han especulado con que estas proteínas pueden ser algo así como "restos de vida primitiva". Para que nos entendamos, de una época anterior a la del mundo del RNA.


Un saludo


Referencias:


Prions are a common mechanism for phenotypic inheritance in wild yeasts


Randal Halfmann, Daniel F. Jarosz, Sandra K. Jones, Amelia Chang, Alex K. Lancaster & Susan Lindquist - Nature 482, 363–368 (16 February 2012) doi:10.1038/nature10875

Prion proteins play powerful role in survival, evolution of wild yeast strains


Nota: esta entrada participa en la X edición del carnaval de Biología que se hospeda en el blog "SCIENTIA".