El proceso de recombinación somática en el sistema inmune comienza cuando las endonucleasas específicas RAG-1 y RAG-2 provocan roturas en la doble cadena del DNA en regiones adyacentes a los segmentos V, D y J de los genes de las inmunoglobulinas. Dichas regiones, consistentes en secuencias consenso formadas por un heptámero y un nonámero, rico en timidinas (T), separados entre si 12 ó 23 pares de bases (pb), se denominan secuencias señal de la recombinación y son reconocidas por el heterodímero RAG-1/2 (Aoki et al., 1991; Gladdy et al., 2003). RAG-1 y RAG-2 se expresan abundantemente en tejidos linfoides y son consideradas las recombinasas específicas de los genes de inmunoglobulinas. Sin embargo, desde que se caracterizó por primera vez su función, algunos autores han
Fig.1.9- Representación esquemática de la incidencia de la muerte celular en el sistema nervioso en desarrollo y su relación con los sistemas de reparación del DNA. Se muestran, por
un lado, las moléculas que promueven la supervivencia neuronal en las diferentes etapas del desarrollo temprano, cuyo defecto (indicado con una flecha tachada con un aspa) dispara los procesos de muerte celular programada. Por otro lado, las moléculas relacionadas con la apoptosis también se indican en la figura. Las proteínas de reparación y su implicación en la supervivencia neuronal se destacan en rojo. Modificado a partir de Boya and de la Rosa, 2005; Orii et al., 2006.
descrito su presencia en tejidos no linfoides, entre ellos el sistema nervioso.
El mRNA de RAG-1 se expresa en niveles bajos en el cerebro del ratón en etapas de desarrollo embrionario y postnatal, así como en el cerebro adulto. También se ha descrito la presencia de este mensajero en el sistema nervioso de anfibios y peces. En concreto, en el pez cebra, tanto RAG-1 como RAG-2 se expresan en una subpoblación de neuronas olfativas. Sin embargo, ninguno de estos sistemas presenta niveles detectables de proteína. La expresión de RAG-2 en el sistema nervioso central del ratón, in vivo, no está clara. Si bien mediante análisis de RT- PCR, Chun y colaboradores detectaron la presencia de un mRNA correspondiente a RAG-2, este parecía ser distinto en tamaño al encontrado en tejidos linfoides. Desde entonces se ha descartado que RAG-2 ejerza, en el sistema nervioso, una
Introducción
función similar a la recombinación somática. Estas evidencias apuntan a una posible función de RAG-1, con independencia de la presencia de RAG-2, distinta a la recombinación somática en el sistema nervioso, al menos en el caso del ratón. Tampoco se ha encontrado ninguna secuencia señal para el inicio de la recombinación en genes neurales. (Chun et al., 1991; Aoki et al., 1991; Frippiat et
al., 2001; Feng et al., 2005).
Por otra parte, el fenómeno de la transposición consiste en la integración de elementos móviles del DNA en diferentes regiones del genoma, lo cual implica también la generación de roturas en la doble hebra del DNA. Se ha observado que las endonucleasas RAG-1 y RAG-2 pueden actuar como transposasas, además de cómo recombinasas, dependiendo de la estructura del DNA que utilicen como sustrato (Posey et al, 2006).
La retrotransposición es también fuente de lesiones en el DNA. Este proceso implica la transcripción de un mRNA que codifica, al menos, una proteína con actividad transcriptasa reversa. Esta convierte su propio mRNA de nuevo en cDNA que se inserta en el genoma, generalmente aprovechando regiones donde se ha producido una rotura en la doble cadena del DNA. Los retrotransposones de la familia LINE-1 son muy abundantes en el DNA de mamíferos, llegando a conformar hasta el 20% del genoma. Tienen la característica de generar mRNAs con dos marcos de lectura, ORF1 y ORF2, que se traducen en una proteína accesoria que permite el transporte del RNA del citoplasma al núcleo (ORF1) y otra, esencial para la retrotransposición, con actividad transcriptasa reversa (ORF2). Se ha observado que esta última puede ejercer además una actividad endonucleasa y se ha sugerido que podría dirigir la inserción de los LINE-1 a regiones concretas del genoma. Esta endonucleasa genera lesiones en el DNA, liberando extremos 3´-OH que se utilizan como cebadores para la transcripción reversa. Tras la generación del cDNA, éste se inserta en la nueva posición del genoma aprovechando que la actividad endonuclesa genera roturas de doble cadena. Este fenómeno activa las vías de
reparación por NHEJ, de forma similar a lo que ocurre durante la recombinación somática. Sin embargo, se ha observado que aún en ausencia de actividad endonucleasa, la transcriptasa reversa por si sola es capaz de activar la vía de reparación por NHEJ, aprovechando, quizás, roturas de doble cadena generadas al azar en el genoma (Morrish et al., 2002).
La retrotransposición dependiente de LINE-1 ocurre en células de la línea germinal
in vivo, durante la embriogénesis temprana. Sin embargo, este fenómeno sólo se ha
detectado en células somáticas in vitro o en animales transgénicos en los que se insertan secuencias de LINE-1 bajo su propio promotor endógeno. En células madre neurales derivadas del hipocampo de ratas adultas, la inserción de un LINE- 1 humano es capaz de promover la expresión de genes neurales, inducir la diferenciación y determinar el destino celular. Así pues, la retrotransposición podría ser una alternativa a la recombinación somática para generar variabilidad génica en células del sistema nervioso central (Muotri et al., 2005).