La variante genética denisovana más extendida en la población mundial

El equipo del Instituto de Biología Evolutiva (IBE: CSIC-UPF) dirigido por Elena Bosch ha identificado la variante genética denisovana más frecuente en la población mundial encontrada hasta la fecha. En colaboración con el equipo de investigación de Rubén Vicente del Departamento de Medicina y Ciencias de la vida, Universidad Pompeu Fabra (MELIS-UPF), han descubierto que esta variante está relacionada con el transporte del zinc a nivel mitocondrial y se podría haber seleccionado porque suponía una ventaja frente a los climas fríos.

El estudio ha sido un rompecabezas que se ha resuelto gracias a la colaboración entre los dos centros del Parque de Investigación Biomédica de Barcelona (PRBB) y a la puesta en marcha de nuevas metodologías en ambos equipos. Además de abrir nuevas preguntas para estos dos laboratorios, sobre la extensión de la variante y sobre el papel del zinc en la mitocondria, esta investigación también ha encontrado una relación entre la variante y la predisposición a sufrir ciertos trastornos mentales, que podría ser estudiada en un futuro. En efecto, los autores han encontrado cierta relación entre esta variante genética y la predisposición de los humanos a sufrir enfermedades como la anorexia nerviosa, el trastorno de hiperactividad, el trastorno del espectro autista, el trastorno bipolar, la depresión, el trastorno obsesivo compulsivo (TOC) y la esquizofrenia.

Una variante genética que no deja de generar preguntas interesantes

Los primeros pasos de esta investigación, que ha durado cerca de 4 años, los dio el IBE en el marco de la tesis doctoral de Anna Roca-Umbert. Ya se conocía la mutación en el gen SLC30A9, que codifica un transportador de zinc, así como su selección evolutiva. Pero el laboratorio quería entender su relevancia funcional y cómo se había dado ese proceso de selección. De ese transportador “se conocía muy poco la función. Para empezar, dónde se encontraba dentro de la célula y, después, qué hacía”, explica Bosch.

La primera pregunta que se hizo el equipo del IBE fue qué cambios funcionales ha producido este cambio genético en el transportador de zinc.

Para comprender mejor el proceso de selección de este genotipo el grupo del IBE pidió la colaboración del equipo de Rubén Vicente en el MELIS-UPF, expertos en el estudio de canales y transportadores iónicos. La primera pregunta fue qué cambios funcionales ha producido ese cambio genético en el transportador de zinc. El equipo de Vicente tuvo que incorporar nuevas técnicas para el estudio de este transportador cuando descubrieron que no se encontraba en la membrana celular, sino en el interior de la célula, una localización más difícil de analizar. Así, identificaron la importancia de este transportador en procesos metabólicos asociados a la mitocondria y descubrieron que la variante seleccionada se relaciona con un metabolismo exacerbado.

La siguiente pregunta fue de nuevo para el IBE: ¿qué sentido evolutivo tienen estas variaciones funcionales en el transportador? El grupo de Bosch identificó la frecuencia de la variante, que está más extendida en poblaciones no africanas (en África es, de hecho, casi inexistente), es mayoritaria en el este asiático y se encuentra en aproximadamente la mitad de la población europea. Con nuevas metodologías que permiten calcular el coeficiente y el momento de selección, Jorge Garcia-Calleja, otro estudiante de doctorado en el grupo, determinó que la variación se originó hace 60.000 años, poco después de la salida de África. El equipo del IBE también identificó que se trata de un material genético propio de los denisovanos, un grupo de homínidos arcaicos cercano a los neandertales.

Como nunca se había encontrado una variación denisovana tan extendida a nivel mundial, el descubrimiento se recibió con cierto escepticismo y el equipo tuvo que aportar evidencias robustas que demuestran que este gen, y una zona del genoma asociada, responden a un cruce de Homo sapiens con estos homínidos arcaicos. Considerando el contexto histórico en el que se seleccionó este genotipo y la relación del gen mutado con un metabolismo exacerbado, la hipótesis de su selección por la adaptación al frío es la más plausible.

“No se sabe mucho del papel del zinc en la mitocondria y por eso este estudio nos ha dado pie a abrir una nueva línea de investigación para ir un poco más allá”

Rubén Vicente, MELIS-UPF

Ambos equipos siguen investigando con las nuevas preguntas que ha abierto este descubrimiento. “No se sabe mucho del papel del zinc en la mitocondria y por eso para nosotros este estudio ha dado pie a abrir una nueva línea de investigación para ir un poco más allá. Además se ha visto que este transportador es un master regulator de enfermedades neurodegenerativas, como el Parkinson”, explica Vicente del MELIS-UPF. Para el IBE el interés se encuentra en «mirar ADNs antiguos de diferentes poblaciones para poder ver más concretamente cuándo se dio este cambio», explica Bosch.