Mecanismo de Retrotransposición
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Aunque el mecanismo de retrotransposición no se entiende completamente, es evidente que se utilizan al menos dos actividades enzimáticas. Una es una integrasa, que es una endonucleasa que escinde en el sitio de integración para generar una ruptura escalonada (Figura 9.17). La otra es la ADN polimerasa dependiente de ARN, también llamada transcriptasa inversa. Estas actividades están codificadas en algunos retrotransposones autónomos, incluyendo tanto los retrotransposones LTR como los provirusos retrovirales y los retrotransposones no LTR como los elementos LINE1.
El transcrito de ARN del elemento transponible interactúa con el sitio de escisión en el sitio diana de ADN. Una cadena de ADN en el sitio de integración escindido sirve como cebador para la transcriptasa inversa. Esta ADN polimerasa luego copia el ARN en ADN. Esa copia de ADNc del retrotransposón debe convertirse en un producto bicatenario e insertarse en una ruptura escalonada en el sitio diana. Aún no se han establecido las enzimas necesarias para unir el transcrito inverso (primera cadena de la nueva copia) al otro extremo de la ruptura escalonada y para la síntesis de la segunda cadena. Quizás se utilicen algunas funciones de reparación del ADN celular.
El modelo mostrado en la Figura 9.17 es consistente con cualquier ARN que sirva como molde para la síntesis del ADNc a partir de la ruptura escalonada. Sin embargo, el ARNm de LINE1 se usa claramente con mucha más frecuencia que otros ARN. Todavía se está estudiando la base de la preferencia de la maquinaria de retrotransposición para el ARNm de LINE1. Quizás la endonucleasa y la transcriptasa inversa permanecen asociadas con el ARNm que las codifica una vez completada la traducción, de manera que actúan en cis con respecto al ARNm de LINE1. Otras repeticiones que se han expandido recientemente, como las repeticiones de Alu en humanos, pueden compartir determinantes de secuencia con ARNm de LINE1 para esta preferencia cis.
La evidencia clara de que los retrotransposones pueden moverse a través de un ARN intermedio provino de estudios de los elementos Ty-1 de la levadura por Gerald Fink y sus colegas. Colocaron un elemento Ty-1 particular, llamado TyH3 bajo el control de un promotor GAL, de manera que su transcripción (y transposición) pudiera ser inducida por la adición de galactosa al medio. También marcaron TyH3 con un intrón. Después de inducir la transcripción de TyH3, se encontraron copias adicionales en nuevas ubicaciones en la cepa de levadura. Cuando estos fueron examinados estructuralmente, se descubrió que el intrón había sido removido. Si el transcrito de ARN es el intermedio en el movimiento del elemento Ty-1, se somete a corte y empalme y se puede eliminar el intrón. De ahí que estos resultados se ajusten a la predicción de una transposición mediada por ARN. Demuestran que durante la transposición, el flujo de información de la secuencia Ty-1 es de ADN a ARN a ADN.
Ejercicio
Si la levadura Ty-1 se moviera por el mecanismo ilustrado para la transposición replicativa mediada por ADN en la Figura 9.13, ¿qué se predeciría en el experimento que acabamos de esbozar? Además, ¿esperarías un incremento en la transposición cuando se induce la transcripción?