Una nueva investigación aclara cómo las transposasas catalizan reordenamientos en el ADN.

Una nueva publicación en la revista Nature Communications del grupo del Dr. Ernesto Arias, del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CSIC), ayuda a esclarecer cómo las transposasas catalizan eventos de reordenación en el ADN que pueden tener amplias repercusiones en la expresión génica, la evolución del genoma y la resistencia a fármacos en bacterias. El estudio, fruto de una colaboración internacional, se centra en IstA, una transposasa presente en la extendida familia IS21 de elementos móviles.

Los transposones, una clase particular de elementos genéticos móviles, son secuencias de ADN que tienen la capacidad de "saltar" entre distintas moléculas de ácido nucleico. A menudo codifican al menos una proteína, la transposasa, cuya actividad enzimática es responsable de llevar a cabo la reacción de transferencia de la hebras de ADN. Algunos elementos móviles se utilizan como herramientas biotecnológicas y están mostrando un gran potencial en aplicaciones de edición genética. Además, la actividad de reorganización del ADN de numerosos transposones ha tenido profundas implicaciones biológicas en todos los dominios de la vida. En concreto, la familia IS21 se encuentra en la mayoría de los grupos bacterianos, incluidas numerosas cepas clínicas multirresistentes, y ha desempeñado un papel clave en la evolución de patógenos humanos como Yersinia pestis e Y. pseudotuberculosis.

En este trabajo, Spínola-Amilibia et al. han utilizado enfoques bioquímicos y estructurales para definir cómo IstA reconoce de manera específica las secuencias terminales del transposón. Los datos bioquímicos muestran IstA oligomeriza y se une a los extremos del transposón de forma altamente cooperativa para formar un complejo de alto peso molecular. Además, los autores han realizado estudios de criomicroscopía electrónica que han permitido resolver la estructura de este complejo nucleoprotéico a resolución atómica. La estructura corrobora las observaciones bioquímicas y demuestra que la transposasa de IS21 forma un tetrámero capaz de unir los extremos del transposón con una configuración altamente entrelazada, que puede regular tanto la expresión de las proteínas codificadas por el propio transposón como la de genes vecinos de la célula huésped.

Estos hallazgos no sólo aportan información sobre la transposición de la familia IS21, sino que también indican cómo numerosas transposasas, incluidas las presentes en sistemas clásicos altamente relacionados como Tn7 y el bacteriófago Mu, pueden reconocer las repeticiones terminales del transposón para evitar roturas perjudiciales en el cromosoma y facilitar la reacción de transposición.

El estudio ha sido realizado por el grupo del CIB en colaboración con el laboratorio del Prof. James Berger en la Universidad Johns Hopkins y ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia español (PID2020-120275GB-I00 y BFU2017-89143-P financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033 y por "ERDF A way of making Europe").

Referencia: IS21 family transposase cleaved donor complex traps two right-handed superhelical crossings. Mercedes Spínola-Amilibia, Lidia Araújo-Bazán, Álvaro de la Gándara, James M. Berger, Ernesto Arias-Palomo (2023) Nature Commun. DOI: 0.1038/s41467-023-38071-x