Una mutación en el gen AHR pudo hacer a los humanos más tolerantes a ciertas toxinas del humo

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

Estructura molecular de la proteína AHR codificada por el gen AHR. Imagen: Protein Data Base-, visualizada con QuteMol (http://qutemol.sourceforge.net).

Estructura molecular de la proteína AHR. Imagen: Protein Data Base-, visualizada con QuteMol (http://qutemol.sourceforge.net).

Investigadores de la Universidad del Estado de Pensilvania, EE.UU., acaban de identificar una mutación que podría haber hecho a los humanos modernos más tolerantes a algunos compuestos ambientales contaminantes, incluyendo aquellos presentes en el humo del fuego utilizado para cocinar.  La presencia de la mutación podría haber favorecido evolutivamente a los humanos modernos respecto a otras especies de homínidos como los neandertales.

La capacidad para controlar el fuego constituye uno de los principales hitos de la historia de la especie humana. El fuego, utilizado como medida de protección, para dar calor, manipular herramientas,  modificar el ambiente y cocinar contribuyó de forma importante a la expansión de los asentamientos humanos. No obstante, la utilización del fuego conllevaba también una desventaja importante ya que el humo derivado de la combustión de materiales orgánicos contiene compuestos químicos tóxicos e irritantes que pueden provocar respuestas tóxicas, infecciones e incluso afectar al correcto desarrollo del feto.

Comparando los exomas de cuatro neandertales y denisovanos, con la de nueve humanos modernos, los investigadores encontraron un cambio en el gen AHR, que genera una sustitución de aminoácido en la proteína que codifica, producido en el linaje de los humanos modernos y ausente en ambos linajes extinguidos de los homínidos.

AHR codifica para el receptor de hidrocarburos Aryl. Ante la presencia de sus ligandos, entre los que se encuentran los hidrocarburos policíclicos aromáticos, derivados de la combustión parcial de materia orgánica, el complejo AHR-ligando se moviliza hacia el núcleo de la célula, donde induce la expresión de genes relacionados con el metabolismo de xenobióticos.  Además, AHR tiene otras funciones endógenas, relacionadas con la función inmunitaria o el metabolismo de lípidos.

A través de diferentes ensayos funcionales, los investigadores encontraron que la unión de los hidrocarburos al receptor AHR está aumentada en la forma ancestral de la proteína presente en primates no humanos y Neandertales, y la actividad transcripcional que genera es mayor, respecto a la de la forma presente en los humanos actuales. Además, la forma presente en los neandertales, mostraba una mayor sensibilidad a los hidrocarburos policíclicos aromáticos.

“Pensábamos que las diferencias en la sensibilidad a los ligandos del receptor AHR sería del orden de 10 veces, pero cuando observamos detenidamente, las diferencias resultaron ser enormes,” indica Gary Perdew, director del trabajo. “Tener esta mutación creó una diferencia dramática. Era del orden de una diferencia del orden de 100 y 1.000).”

Frente a estas diferencias, la sensibilidad a los ligandos endógenos, del organismo no mostró diferencias entre ambas formas del receptor.

Los investigadores indican que es difícil evaluar cuál fue el origen evolutivo del cambio en la proteína AHR, así como precisar si los portadores de la mutación adquirieron tolerancia a los hidrocarburos policíclicos aromáticos ambientales hasta el punto de convertirse en una ventaja evolutiva que favoreciera su fijación en la especie. Sin embargo, concluyen, el hecho de que durante la evolución de los homínidos el receptor AHR humano adquiriera una mutación asociada a una disminución en la unión de estos hidrocarburos y otros ligandos exógenos y esta mutación haya persistido en el linaje humano moderno, apoya la idea de la existencia de una ventaja evolutiva.

El cambio en gen AHR en nuestros ancestros podría haber contribuido a aumentar la tolerancia de los humanos a fumar tabaco. Imagen: Lindsay Fox , Newport beach,  CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/).

El cambio en AHR en nuestros ancestros podría haber contribuido a aumentar la tolerancia de los humanos a fumar tabaco. Imagen: Lindsay Fox , Newport beach, CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/).

“Al inhalar humo y comer carne asada a la brasa los Neandertales eran expuestos a múltiples fuentes de hidrocarburos policíclicos aromáticos, los cuales son conocidos por ser carcinógenos y llevar a la muerte celular a elevadas concentraciones,” manifiesta Perdew. “La hipótesis evolutiva es que si los Neandertales eran expuestos a enormes cantidades de estas toxinas derivadas del humo, podría llevarles a problemas respiratorios, capacidad reproductiva disminuida para las mujeres y aumento en la susceptibilidad a virus respiratorios.” El cambio producido en los ancestros de la especie humana actual habría atenuado la respuesta a los contaminantes derivados de la combustión de materia orgánica, como aquellos producidos al cocinar.

Otra implicación indirecta de los resultados del trabajo es que el cambio en AHR en nuestros ancestros podría haber contribuido a aumentar la tolerancia de los humanos a fumar tabaco. “Nuestra tolerancia nos ha permitido elegir malos hábitos,” concluye Perdew.

Referencia: Hubbard TD, et al. Divergent Ah receptor ligand selectivity during hominin evolution. Mol Bio Evo. 2016.doi: 10.1093/molbev/msw143

Fuente: Where there’s smoke and a mutation there may be an evolutionary edge for humans. http://news.psu.edu/story/419626/2016/08/02/research/where-theres-smoke-and-mutation-there-may-be-evolutionary-edge

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