Científicos chilenos publican primer estudio a nivel mundial sobre los genes de la hibernación en marsupiales

Investigación se realizó en el marsupial relicto monito del monte, tardó tres años

Investigación se realizó en el marsupial relicto monito del monte, tardó tres años y la lideró científico de la Universidad Austral de Chile.

“Es primera vez que se secuencia el transcriptoma (genes que se expresan diferencialmente) de un marsupial hibernante, a nivel mundial”, así de claro lo dijo el Dr. Roberto Nespolo, académico del Instituto de Ciencias Ambientales y Evolutivas de la Facultad de Ciencias, de la Universidad Austral de Chile, quien lideró la investigación.

Estos resultados se publicaron este mes en la revista Molecular Ecology (Nespolo et al. 2018), artículo en el que se describen los primeros hallazgos sobre la función de los genes en distintos tejidos durante la hibernación en Dromiciops gliroides.

Diversas especies de mamíferos experimentan periódicamente episodios de hibernación como estrategia de ahorro energético durante la cual el metabolismo baja hasta un 5%, y la temperatura corporal se iguala a la del ambiente.

El autor comenta que este trabajo encabeza una colección de cinco artículos que describen diversos aspectos moleculares y bioquímicos de la hibernación en esta especie, que, es el único representante vivo de Microbiotheria, orden ancestral de mamíferos que dio lugar a los marsupiales australianos.

Fotografía de Francisco Forturbel

La investigación consistió en comparar ejemplares hibernando con individuos no hibernando a los que se les denomina “controles”, a los cuales se les secuenció el ARN mensajero (ARNm). Esta molécula transmite la información desde los genes (ADN) a las proteínas, y sus secuencias permiten identificar funciones fisiológicas específicas que se prenden o apagan durante este proceso, explica el Dr. Nespolo.

Varias especies de mamíferos hibernan, particularmente los de ambientes fríos, fenómeno que puede durar varias horas, días o semanas. El caso del monito del monte es excepcional, pues es el único marsupial sudamericano descrito con una hibernación tan prolongada (varios meses).

Con la reciente publicación se puede conocer qué vías metabólicas están sobre- o sub-expresadas en los animales hibernando, comparado con animales que no lo están. Para llegar a establecerlo, Nespolo y un grupo de investigadores multidisciplinarios y de diversas instituciones, realizaron un análisis bioinformático que asoció las secuencias con funciones, lo cual culminó con “diagramas de enriquecimiento” que muestran los principales procesos fisiológicos exacerbados o inhibidos durante la hibernación.

Lo resultados del trabajo muestran que la secuenciación arrojó más de 70 mil transcritos de RNAm, de los cuales casi 600 presentaron regulación diferencial durante la hibernación, de esta forma en la investigación lograron confirmar que existen genes muy importantes que se sobre-expresan en todos los tejidos, y están involucrados con la protección de las células contra el estrés oxidativo y la mantención de la función de los órganos en el estado hipometabólico.

Además, los autores dicen que; “comprobamos que existen diferencias entre los tejidos, por ejemplo el cerebro, que necesita un aporte continuo de glucosa, se mantiene activo y sobre-expresa numerosos genes de señalización para el control circadiano, represión de los mecanismos de envejecimiento (apoptosis) e inhibición de la angiogénesis (proliferación de vasos sanguíneos). Esto contrasta con el hígado y los músculos, que prácticamente cesan su actividad y sobre-expresan exclusivamente genes que controlan el uso preferencial de las grasas como combustible”.

“Nos llamó mucho la atención” -agrega Nespolo- “un gen que estuvo sobre-expresado cientos de veces en todos los tejidos durante la hibernación, y al comparar su secuencia con las bases de datos supimos que codifica para una potente proteína antioxidante, la proteína interactiva de thioredoxina (txnip). Si bien no había sido descrito en marsupiales, éste gen es conocido, pues su disrupción ha sido asociado con numerosas patologías humanas, tales como la diabetes, el infarto al miocardio, formación de cataratas y el cáncer”.

El investigador de la Universidad Austral de Chile, asegura que este resultado permitirá entender mejor los mecanismos moleculares de la hibernación en los marsupiales y compararlo con otro tipo de mamíferos para conocer el origen evolutivo de la hibernación.

Este pequeño marsupial de unos 40 gramos de peso, puede mantenerse con vida y protegerse del frío y la hipoxia sin problemas; condiciones que matarían a cualquier mamífero por la liberación de radicales libres que provoca la hipoxia y el frío en las células. “Nuestros resultados” -indica el investigador- “que además dejamos disponibles en extenso en información suplementaria de acceso libre; permiten dilucidar cómo este animal es capaz de sobrevivir a estas condiciones y podrían generar información útil en aplicaciones biomédicas relacionadas con el transplante de órganos y la criopreservación de material vivo”