Genética y estrés
Investigar cómo funciona la adaptación de los organismos a temperaturas extremas y la longevidad es la tarea de Fabián Norry y su equipo. Utilizando como organismo modelo a la mosca de la fruta -Drosophila melanogaster- los investigadores estudian el estrés ambiental que afecta la distribución, abundancia y evolución de los seres vivos.
La población ancestral de Drosophila melanogaster habitó Africa ecuatorial hace más de 2 millones de años. Esta especie colonizó extensas regiones geográficas, desde zonas tropicales a templado frías en la mayoría de los continentes. Es justamente el estrés térmico, producto de la necesidad de adaptarse a otros climas, lo que el equipo de investigación dirigido por el doctor Norry ha elegido utilizar como uno de los modelos básicos de estrés. “La respuesta al estrés por calor y las principales proteínas involucradas, llamadas heat-shock proteins (Hsps), fueron descubiertas hace mucho tiempo en este insecto y posteriormente se verificó su universalidad en todos los seres vivos. Drosophila melanogaster es un organismo modelo por excelencia, con 12 genomas secuenciados, y miles de cepas mutantes molecularmente definidas que son valiosas herramientas genéticas disponibles para la comunidad científica”, dice el Dr. Norry.
En el laboratorio se construyeron cepas llamadas RIL (por “recombinant inbred lines”), cuyos genomas son recombinantes entre linajes de moscas de Australia y Norte de Europa, seleccionadas para alta y baja resistencia al calor. “Después de establecer un mapa genético para estas RIL, en co-autoría con el Prof. Volver Loeschcke (Aarhus University), pudimos comenzar a utilizarlas para identificar las principales regiones genómicas –llamadas QTLs- que determinan las diferencias entre individuos y entre poblaciones en múltiples fenotipos de resistencia al estrés y de envejecimiento”, explica Norry. Las cepas RIL producidas permitieron identificar regiones del genoma de Drosophila melanogaster que son fundamentales para la adaptación a temperaturas extremas. “La mayoria de los QTL fueron específicos para resistir al calor, pero uno de ellos fue importante también para la tolerancia al frío. Este QTL involucra la acción combinada de varios genes, incluyendo al gen Trap1 como uno de los genes claves que ahora sabemos que tiene un impacto sobre la termotolerancia. Este gen Trap1 tiene funciones de Hsps, y también se encuentra en los genomas de los mamíferos incluyendo el genoma humano”, comenta Norry..
Aunque la relación no parezca evidente, existe un nexo entre la resistencia al estrés ambiental, la longevidad y la fecundidad. “Es un hecho que los individuos que tienen reducida longevidad suelen ser menos resistentes al estrés ambiental pero son, a su vez, más fecundos que otros en edades tempranas, y viceversa”, afirma Norry.
“En casi todos los organismos que se reproducen sexualmente, como ser nuestra propia especie, cuando se reduce drásticamente la mortalidad extrínseca debida a la adversidad (frío, hambre, calor, prelación, infección, etc), el resultado casi inexorable es que aumentará la longevidad de generación en generación porque los individuos se reproducirán principalmente en edades cada vez más avanzadas y la selección natural favorecerá a los genes que confieren más descendencia; es decir a los genes que permitieron a sus portadores llegar a vivir hasta edades avanzadas. Los que se murieron en edades jóvenes no se reprodujeron y por lo tanto sus genes no se transmitieron a las futuras generaciones”, explica Norry. Por eso, en el laboratorio utilizan Drosophila para estudios de evolución experimental, que permite practicar selección artificial durante muchas generaciones y luego medir qué consecuencias tuvo determinada forma de selección sobre la longevidad, la resistencia al estrés y la fecundidad. En las poblaciones seleccionadas para baja resistencia al estrés térmico, pero no tanto en otras poblaciones, los investigadores observaron que cuando se aplican niveles moderados de estrés por calor en edades juveniles, aumenta drásticamente la longevidad del individuo expuesto a dicho estrés. Este fenómeno se llama hormesis y puede estar relacionado con la inducción de la expresión de Hsps.
“El estrés puede dañar a muchas proteínas, lo que induce la expresión de Hsps. Las Hsps cumplen funciones de reparación y de limpieza en células y tejidos, donde reparan o degradan proteínas dañadas (desechos tóxicos) cuya acumulación con la edad inexorablemente produce envejecimiento. Lo que observamos en nuestros trabajos es que la dosis óptima para producir hormesis por tratamientos con calor depende del nivel de termotolerancia de la población, al igual que la inducción de Hsps”, comenta el investigador.
“El mensaje de los estudios con Drosophila es que la extensión de la longevidad por hormesis se logra sólo cuando la apropiada dosis de estrés se aplica durante edades tempranas de la vida adulta, no así en edades avanzadas donde el estrés suele ser perjudicial incluso en baja dosis”, concluye Norry.
Laboratorio 4 del CM1, 2º piso y laboratorio 106, 4º piso, Pabellón II..
Dirección: Fabián M. Norry
Investigador integrante: Pablo Sambucett.
Tesistas de doctorado: Federico H Gomez, Leticia N Arias, Raquel Defays, Carlos I Bertoli.
Estudiantes: Mariana Cabito, Florencia Piccinni.
