Científicos que estudian diminutos nematodos han descubierto cómo los secretos de la longevidad pueden transmitirse de padres a hijos, sin alterar el ADN. El descubrimiento demuestra que cuando ciertas estructuras celulares, llamadas lisosomas, cambian de forma que favorecen la longevidad, estos beneficios pueden transferirse de las células del cuerpo a las células reproductoras. Esta información es transportada por las histonas, unas proteínas especiales que ayudan a organizar el ADN y permiten heredar la “memoria” de estos cambios.
Cómo se transfieren a las células reproductoras los cambios en los lisosomas del gusano que favorecen la longevidad
En el laboratorio de Wang no es raro que los gusanos vivan mucho tiempo. Meng Wang, jefa de grupo del HHMI Janelia Research Campus, y su equipo investigan la longevidad. Han demostrado que sobreexpresando una enzima en los lisosomas del nematodo C. elegans, pueden alargar la vida del gusano hasta un 60%. Sorprendentemente, sin embargo, el equipo descubrió que incluso la descendencia de los gusanos sin esta modificación genética vivía más de lo normal. Cuando cruzaron sus gusanos longevos con gusanos “salvajes” que no sobreexpresaban la enzima -un procedimiento rutinario de laboratorio para eliminar las manipulaciones genéticas- descubrieron que la descendencia también vivía más que los gusanos normales. De algún modo, los marcadores de longevidad se transmitían de generación en generación, incluso cuatro generaciones después.
En el nuevo estudio, Wang y su equipo revelan cómo los cambios en los lisosomas del gusano que favorecen la longevidad se transfieren de las células de su cuerpo a sus células reproductoras a través de las histonas, unas proteínas que desempeñan un papel clave en la organización y regulación del ADN. En las células reproductoras, estos mensajeros de las histonas provocan cambios en el epigenoma del gusano -un conjunto de marcadores químicos que regulan la expresión génica-, lo que permite que los cambios lisosómicos se transmitan de generación en generación sin alterar el ADN subyacente. Los resultados tienen implicaciones que van mucho más allá de la longevidad. Los cambios epigenéticos pueden ayudar a los organismos a hacer frente a muchos tipos diferentes de factores de estrés ambiental -desde cambios en la dieta a contaminantes o estrés psicológico- y el nuevo trabajo muestra cómo estos beneficios pueden transmitirse de padres a hijos. “Siempre se ha pensado que la herencia se produce en el núcleo, pero ahora demostramos que las histonas pueden moverse de un lugar a otro, y si estas histonas tienen modificaciones, significa que la información epigenética se transfiere de una célula a otra”, dice Wang. “Esto proporciona un mecanismo para entender el efecto transgeneracional”.
El descubrimiento de la herencia
Los investigadores descubrieron que un tipo de modificación de las histonas -un tipo de modificación epigenética- aumentaba en los gusanos longevos en comparación con los gusanos de vida normal. Querían averiguar cómo se relacionaba esta modificación con los cambios lisosomales que favorecen la longevidad. Mediante una combinación de herramientas genéticas, transcriptómica e imágenes, descubrieron que los cambios en el metabolismo lisosomal que afectan a la longevidad de los gusanos activan una serie de procesos dentro de la célula. Estos procesos desencadenan un aumento de una variante específica de histona que se transporta desde el tejido somático o corporal del gusano a su línea germinal o células reproductoras a través de proteínas que transportan nutrientes a los ovocitos en desarrollo. En la línea germinal, la histona se modifica para que la información del lisosoma entre en la línea germinal y pueda transmitirse de padres a hijos.
Los investigadores demuestran que esta vía se activa durante el ayuno, lo que provoca un cambio en el metabolismo lisosomal, estableciendo así un vínculo entre el fenómeno fisiológico y los cambios en la línea germinal. El nuevo trabajo se suma a un creciente conjunto de pruebas de que los lisosomas, que antes se creía que funcionaban sólo como centros de reciclaje de la célula, también sirven como centros de señalización para controlar diversos procesos en la célula y ahora se ha demostrado que influyen en las generaciones. La nueva investigación también revela un nuevo mecanismo de transporte de información de las células somáticas a las germinales a través de las histonas, que podría ayudar a explicar cómo se transmiten otros tipos de información hereditaria de padres a hijos. Al proporcionar un mecanismo para comprender cómo los cambios ambientales se transmiten a las células somáticas a través de la línea germinal, el nuevo trabajo podría ayudar a los investigadores a entender mejor los efectos transgeneracionales observados anteriormente, como la malnutrición de un progenitor que afecta a su descendencia.