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Levaduras con genes humanos podrían ser buenos modelos de laboratorio para estudiar enfermedades.

Posiblemente, cuando no había oxígeno libre en la Tierra, el primer tipo de respiración que se desarrolló fue la respiración anaerobia y una de ellas dio lugar a los procesos fermentativos. Son los mismos procesos que usamos para fabricar el vino, la cerveza o el pan, pero también muchos otros productos como el té negro, el chocolate, etc.
Básicamente la fermentación es un proceso inevitable que tiene lugar cuando dejamos a la intemperie productos orgánicos, como el mosto de uva o las semillas de cacao recubiertas de pulpa.
Las levaduras son además un modelo de laboratorio típico. Últimamente han saltado a la polémica porque ya es posible diseñar levaduras para que sinteticen cocaína, heroína y otro tipo de drogas recreativas. Cualquiera podrá sintetizarlas en su casa con pocos medios, por lo que pueden aparecer lo problemas asociados a estas sustancias.
Las levaduras son hongos unicelulares que en el árbol filogenético se separaron de la rama evolutiva en el que estaban los antepasado del ser humano hace 1000 millones de años. Sin embargo, nuestros genomas humanos contienen un tercio del genoma de las levaduras.
El asunto no deja de ser fascinante. Pese a que las levaduras son unicelulares, portan de forma natural genes que controlan el crecimiento de nuevas venas y arterias en vertebrados o genes que responden al estrés. Aunque ambos genes no realicen la misma función en las levaduras.
Un estudio reciente nos dice que, pese a esta distancia evolutiva, cientos de genes que están en las levaduras y en el ser humano cumplen las mismas funciones. Esos cientos de genes casi no han cambiado en todo este tiempo.
Para demostrarlo un grupo de investigadores de University of Texas manipuló genéticamente levaduras para eliminar de su genoma uno de un conjunto de unos 400 genes, genes que son cruciales para la supervivencia de la levadura. Además, los genes eliminados fueron sustituidos por su versión humana. Con esto se consiguió la creación de cientos de variantes de levaduras que portaban algunos de estos genes humanos. La mitad de las levaduras modificadas prosperaron sin demasiados problemas y pudieron reproducirse.
Los mismos genes realizan la misma función después de mil millones de años de divergencia evolutiva. Las células, por tanto, usan un conjunto común de partes constituyentes incluso después de todos esos millones de años de evolución independiente. Esto demuestra que ciertos grupos de genes son muy estables en el tiempo.
Según Edward Marcotte (Center for Systems and Synthetic Biology o CSSB) este resultado “es una bella demostración de la herencia común de las cosas vivas.”
Marcotte especula con que puede haber 1000 genes que puedan ser intercambiables entre levaduras y humanos, además de los 200 ya identificados.
Aunque no es la primera vez que se realiza este tipo de experimentos, sí es la primera vez que se realiza a gran escala, pues anteriormente se había hecho con unos pocos genes en lugar de con cientos de ellos.
Como el número de genes sustituidos ha sido muy grande, se han podido estudiar las reglas subyacentes que dictan si se permiten o no el intercambio.
Al parecer, el mejor factor que permite predecir que el gen sustituido va a funcionar bien no es la similitud de las secuencias, sino el módulo del que forman parte. Recordemos que, en este contexto, un módulo es un grupo de genes que trabajan juntos para realizar una tarea concreta.
En este caso, todos los genes de un módulo tienden a ser sustituidos por su versión humana o, por el contrario, ninguno de ellos. Así por ejemplo, cada gen que interviene en la copia de ADN es irremplazable, pero casi todos los genes que intervienen en la bioquímica que en humanos manufactura el colesterol es sustituible.
Esto significa que se puede intentar sustituir sistemas genéticos enteros que estén constituidos por docenas de genes y ver si funciona bien en la levadura.
La idea detrás de esto es la creación de levaduras humanizadas que permitan estudiar desórdenes genéticos en humanos y para poder poner a prueba fármacos que traten ciertas enfermedades. Así por ejemplo, en futuros estudios se podría comparar diferentes cepas de levaduras humanizadas en las que cada una tiene una versión ligeramente distinta de un gen para saber cómo esta versión puede afectar la salud de las personas. O exponer a estas cepas a diversas sustancias para ver si pueden ser efectivas contra una enfermedad.
Esto es importante porque los tratamientos estándar pueden ser útiles para una persona que porte una versión particular de un gen, pero no para otra que porte otra. Esto facilitaría la creación de terapias particulares para cada paciente.
No está mal para la simple y humilde levadura que hace nuestro pan.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Ilustración: Jacqui Tabler.