La investigación explora la evolución y función del gen del receptor de la hormona del crecimiento humana
Un nuevo estudio analiza la evolución y la función del gen del receptor de la hormona del crecimiento humano y se pregunta qué fuerzas del pasado de la humanidad pueden haber causado cambios en esta parte vital del ADN.
La investigación muestra, a través de múltiples vías, que una versión abreviada del gen -; una variante se conoce como GHRd3 -; puede ayudar a las personas a sobrevivir en situaciones en las que los recursos son escasos o impredecibles.
Los resultados se publicarán el 24 de septiembre en Progreso de los científicos.
Aquí está la historia que contó el estudio: GHRd3 apareció hace alrededor de 1 a 2 millones de años y probablemente fue la versión predominante del gen en los antepasados humanos modernos, así como en los neandertales y los denisovanos.
Luego, «Durante los últimos 50.000 años más o menos, esta variante se vuelve menos prevalente y hay una disminución masiva en la frecuencia de esta variante entre las poblaciones del este de Asia que estudiamos, donde vemos la frecuencia. Los alelos estimados caen de 85 % a 15% en los últimos 30.000 años «, dice el biólogo evolutivo de la Universidad de Buffalo Omer Gokcumen.» Entonces la pregunta es: ¿por qué? ¿Esta variante fue favorecida en el pasado y recientemente ha perdido el favor evolutivo?
La investigación proporciona nueva información sobre la función de GHRd3 que puede ayudar a explicar por qué se han producido estos cambios evolutivos, mostrando que la variante puede ser útil para hacer frente al estrés nutricional.
«Creemos que esta variante es beneficiosa en épocas de hambruna, que fue el caso de la mayor parte de la evolución humana», dice Gokcumen, PhD, profesor asociado de ciencias biológicas en la Facultad de Artes y Ciencias de la UB. Con respecto a la importancia cada vez menor de GHRd3 en la historia humana reciente, especula que, «Quizás los rápidos avances tecnológicos y culturales de los últimos 50.000 años han creado un amortiguador contra algunas de las fluctuaciones en los recursos que han hecho de GHRd3 tan beneficioso en el pasado».
GHRd3 es interesante porque es una deleción muy común que varía entre usted y yo en los humanos. Normalmente, estos tipos de genes fundamentales importantes no cambian de un ser humano a otro e incluso están muy conservados en otros animales «.
Marie Saito, PhD, Investigadora titular, Universidad Noruega de Ciencias de la Vida
El trabajo fue dirigido por Saito; Skyler Resendez, PhD, recién licenciado en Ciencias Biológicas de la UB y ahora becario postdoctoral en Informática Biomédica en la Facultad de Medicina y Ciencias Biomédicas Jacobs de la UB; Xiuqian Mu, MD, PhD, profesor asociado de oftalmología en la Escuela Jacobs de la UB y el Ross Eye Institute; y Gokcumen. Un equipo internacional de colaboradores contribuyó a las perspectivas de este estudio, que integró métodos avanzados de genética de poblaciones con la investigación en un modelo de ratón para comprender la compleja historia y función de una variante genética.
Un examen cuidadoso de las posibles funciones de GHRd3
El gen del receptor de la hormona del crecimiento juega un papel importante en el control de la respuesta del cuerpo a la hormona del crecimiento, ayudando a activar los procesos que conducen al crecimiento.
Para estudiar la historia evolutiva del gen, los científicos examinaron los genomas de muchos humanos modernos, así como los de cuatro homínidos arcaicos; tres neandertales de diferentes partes del mundo y un denisovano. (Los cuatro tenían la variante GHRd3).
El equipo también estudió las funciones modernas de GHRd3. Por ejemplo, los investigadores encontraron que la variante GHRd3 se asoció con mejores resultados en un grupo de niños que habían soportado y sobrevivido a desnutrición severa.
Además, los estudios en ratones han apoyado la idea de que GHRd3 ayuda a regular la respuesta del cuerpo a la escasez de alimentos. Los ratones machos con la variante tenían algunas similitudes biológicas con los ratones que tenían acceso reducido a la comida; características que pueden ser beneficiosas para sobrevivir al estrés nutricional, encontró el estudio.
Y cuando los científicos pusieron a ratones machos con GHRd3 en una dieta baja en calorías, los animales eran más pequeños a los 2 meses que sus contrapartes no variantes. Esto puede ser beneficioso en momentos de estrés nutricional, ya que los cuerpos más pequeños necesitan menos comida. Como los efectos de GHRd3 no fueron tan fuertes en las hembras, los ratones machos y hembras que portaban la variante terminaron siendo del mismo tamaño cuando siguieron una dieta baja en calorías (en general, los machos son significativamente más grandes que las hembras).
«Nuestro estudio destaca los efectos específicos de género y ambientales de una variante genética común. En ratones, observamos que Ghrd3 conduce a un patrón de expresión ‘similar a la hembra’ de docenas de genes en ratones. Hígados machos bajo restricción calórica, lo que potencialmente conduce a la reducción de tamaño observada ”, dice Saito.
«Las hembras, ya de menor estatura, pueden sufrir consecuencias evolutivas negativas si pierden peso corporal. Por lo tanto, es una hipótesis razonable y también muy interesante que una variante genética que puede afectar la respuesta al estrés nutricional ha evolucionado. En un género específico «, dice Mu.
«A pesar de su prevalencia en poblaciones humanas, esta deleción genética única no se ha observado en ninguna otra especie viva», dijo Resendez. «Esto hace que sea difícil de estudiar. Sin embargo, los avances científicos ahora nos dan la capacidad de modificar los genomas de manera específica. Esto nos ha permitido generar un modelo de ratón que contiene la deleción para que podamos observar sus efectos de cerca. Controlados».
«Este es un momento emocionante para investigar la evolución humana, donde ahora es posible integrar datos de genomas antiguos, tecnologías de edición de genes y enfoques matemáticos avanzados para contar la historia humana en todo su desordenado esplendor», dijo Gokcumen.
La fuente:
Referencia de la revista:
SAITOU, M., et al. (2021) Efectos fenotípicos específicos de género e historia evolutiva de una antigua supresión polimórfica del receptor de la hormona del crecimiento humana. Progreso de los científicos. doi.org/10.1126/sciadv.abi4476.
