Hay
muchos tipos de retrovirus
diferentes. Los retrovirus pueden infectar a la mayoría de los vertebrados. Son
virus que durante su ciclo de multiplicación dentro de la célula que infectan
pueden integrar su genoma en el genoma de la célula para formar un provirus. En un determinado momento el
provirus se “activa” y se producen nuevos virus. Un ejemplo sería el retrovirus
VIH que infecta las células linfocitos CD4 humanas. El genoma del VIH puede
quedar latente o “escondido” como provirus en el genoma del linfocito, hasta
que se reactiva, se expresa, se vuelven a producir virus y la célula acaba
muriendo. Lógicamente, el virus en forma de provirus en nuestros linfocitos no
es algo que pase a nuestra descendencia, no lo heredan nuestros hijos.

Los retrovirus pueden insertar su genoma en las células que infectan, en
forma de provirus

Pero
es distinto si el retrovirus lo que infecta es una célula germinal, uno de
nuestro gametos. En ese caso, el provirus puede llegar a heredarse como un gen
celular más y acabar en el genoma de nuestros descendientes. Si el gameto lleva
en su ADN el ADN del virus, después de la fecundación, todas las células del
nuevo embrión llevarán en su genoma el provirus. Y eso es lo que ha ocurrido en
repetidas ocasiones a lo largo de los últimos millones de años. Por eso, en
nuestro genoma existen copias de retrovirus que han ido infectando los gametos
y se han ido integrando como provirus en el genoma humano durante el curso de
la evolución. Son los denominados retrovirus
endógenos (o ERV, Endogenous RetroVirus):
restos de retrovirus que han quedado “fosilizados” en nuestro genoma. Habitualmente
son copias truncadas o defectuosas del genoma del retrovirus y ya no pueden
volver a producir virus. Pero la cantidad de retrovirus endógenos que hemos ido
acumulando durante la evolución humana es enorme: alrededor de un 8% del genoma humano son retrovirus endógenos, tenemos
unas 450.000 copias! La gran cantidad de estos elementos en el genoma sugiere
que juegan un papel muy importante en la regulación de los genes.  Los retrovirus endógenos pueden afectar a la
expresión de otros genes y por eso tienen influencia en nuestro desarrollo: se
cree que han tendido mucho que ver en nuestra evolución como humanos, afectan a
la diferenciación celular durante nuestro desarrollo embrionario, y en algunos
casos pueden estar relacionados con determinadas enfermedades genéticas, como
algunos tipos de cáncer. Los retrovirus endógenos por tanto pueden tener un
efecto tanto beneficioso como maligno, por eso existen sistemas que controlan
su acción. Por ejemplo, algunas proteínas se encargan de “silenciar” o reprimir
específicamente algunos retrovirus endógenos durante el desarrollo embrionario.

Los retrovirus endógenos (ERV) constituyen cerca del 8% de nuestro
genoma

El
cerebro de los mamíferos en un órgano extremadamente complejo que contiene
miles de tipos de neuronas diferentes, cada una con una función concreta. Cómo
se logra esta complejidad sigue siendo uno de los grandes retos de la ciencia
actual. Hoy sabemos que existen modificaciones químicas en el ADN que sin
alterar su secuencia afectan a su actividad y a la expresión de los genes, lo
que se denomina epigenética. Las
distintas neuronas tienen patrones diferentes de expresión de sus genes, debido
a diferentes grados de metilación del ADN, a modificaciones de las histonas
(proteínas unidas al ADN) o a pequeñas moléculas de ARN regulador que
interfieren con el ADN (ARN de interferencia, con función reguladora y que no
da lugar a proteínas).

El 45% del genoma son elementos repetitivos que no codifica proteínas
pero que tienen una función reguladora

No
sabemos cuál es el programa de expresión génica en las distintas poblaciones
neuronales, pero se ha sugerido que el mal llamado “ADN basura” tiene mucha influencia. Este ADN está formado por
secuencia que no codifican proteína y está repartido por todo el genoma como elementos repetitivos sin función
aparente. Se calcula que alrededor del 45% de nuestro genoma está constituido
por ADN repetitivo. Hoy sabemos que tan importante como las secuencias de ADN
que codifican proteínas son esas otras secuencias que no llevan información
para sintetizar proteínas pero sí para el control y la regulación de la
expresión del resto del ADN. Este ADN “silencioso” puede actuar como elementos
reguladores que influyen en la expresión de los genes y que pueden tener un
papel esencial en la formación de redes genéticas en el cerebro. Los retrovirus
endógenos son elementos repetitivos y son parte de ese ADN “silencioso” o
“basura”.

Se
ha publicado en la revista Cell Reports un trabajo en el que demuestran
que una proteína concreta (denominada TRIM28) es la encargada de modificar o
silenciar los retrovirus endógenos en células progenitores neuronales de ratón,
lo que afecta al patrón de expresión de varios genes e influye en el desarrollo
y función del cerebro. Los resultados demuestran que en las células progenitores
neuronales (que darán lugar al cerebro) de embriones de ratones deficientes en
la proteína TRIM28 había una gran expresión de algunos retrovirus endógenos
concretos. Esa activación de los retrovirus endógenos se correlacionaba con un
aumento en la expresión de otros genes cercanos y con la producción de
moléculas de ARN no codificante y con función reguladora. Todos estos fenómenos
solo ocurrían en las células del cerebro y no en otras como fibroblastos, células
del hígado o sanguíneas. Este trabajo demuestra un sistema de regulación de las
células progenitores del cerebro que depende de los retrovirus endógenos. Dicho
de otro modo, demuestra que los
retrovirus endógenos participan en el control de la red genética del cerebro,
en definitiva en su desarrollo y función. Esto sugiere además que podría
haber algún tipo de relación entre los retrovirus endógenos y algunos
trastornos cerebrales.

Aunque todo este trabajo se ha hecho en ratones, en el
futuro se podría estudiar el patrón de expresión de los retrovirus endógenos en
cerebros de pacientes con trastornos neuronales y psiquiátricos severos y
compararlo con personas sanas, para comprobar su posible papel en este tipo de
enfermedades.

De todas formas, este trabajo siguiere un hecho fascinante:
virus que infectaron los gametos de nuestros antepasados hace millones de años,
cuyo DNA quedó “incrustado”  en nuestro
genoma humano, quizá ahora son esenciales para el desarrollo de nuestro cerebro
y nos permiten ser lo que somos.

También te puede interesar esta otra entrada de microBIO:

– Los retrovirus ya infectaron a los Neandertales

TRIM28 Represses Transcription of Endogenous Retroviruses in
Neural Progenitor Cells. Fasching L, et al. Cell Rep. 2015. 10(1): 20-8.

doi: 10.1016/j.celrep.2014.12.004.

El VIH-1 corresponde
al virus descubierto originalmente, es más virulento e infeccioso que el VIH-2
y es el causante de la mayoría de infecciones de SIDA en el mundo. El VIH-2 es
menos contagioso, produce una enfermedad menos agresiva, parece evolucionar más
lentamente hacia la destrucción del sistema inmunitario, y su transmisión de
madre a hijo parece ser más difícil. El VIH-2 es endémico del África Occidental
(Camerún, Costa de Marfil, Senegal…)  y es raro encontrarlo fuera de
esta región.

 Grupos y subtipos genéticos del VIH-1 y su relación con

 el VIH-2 y el virus de
inmunodeficiencia del simio (VIS).

Una de las
características fundamentales del virus VIH es su enorme variabilidad genética.  Dentro del VIH-1 se conocen tres grupos diferentes: M (mayor), O (outlier), y N (nuevo). A su vez, dentro del grupo M, el más numeroso, se han
descrito varios subtipos que se han
denominado por las letras mayúsculas de la A a la K. También se conocen al menos cinco subtipos del VIH-2. La
diferencia principal de los subtipos es su composición genética,
presumiblemente por errores de la enzima que lleva a cabo la replicación del
genoma del virus -la transcriptasa inversa-, o por recombinaciones entre los
virus.

Estos subtipos del VIH-1 están
distribuidos de un modo diferente por todo el mundo. Por ejemplo, en África,
donde la infección VIH es más antigua, coexisten prácticamente todos los
subtipos con predominio del A y del C. En Europa y en el continente americano por
el contrario predomina el subtipo B. En el sudeste de Asia el subtipo
predominante es el E mientras que en el sur de este continente existe
preponderancia del subtipo C, mientras que la presencia del B sólo es moderada.
Otros subtipos menos frecuentes son el F en Brasil y Rumanía, G y H en Rusia y África
Central, I en Chipre u O en Camerún.

Ahora, investigadores
españoles han descubierto una rápida expansión del subtipo F del HIV-1 en pacientes
(varones homosexuales) de la región de Galicia (España). Han analizado y
comparado los genomas de los virus de personas infectadas desde 1999. Esperaban
encontrar que la mayoría de ellos fueran del subtipo B, el más frecuente en
Europa. Sin embargo, encontraron un buen grupo de individuos cuyos virus
pertenecían al subgrupo F, muy poco frecuente. Este tipo de trabajos de
epidemiología molecular permiten seguir la pista a los virus y trazar una hipotética
ruta de infección.  Así, los análisis
filogenéticos demostraron que estos virus probablemente provengan de un
ancestro del Brasil y están relacionados con otros similares que se extendieron
por Suiza y Francia hace unos años. 

Los autores
concluyen que esta rápida expansión de un subtipo concreto de virus en países
desarrollados implica que, en contra de la creencia común de que el acceso
universal a las terapias antirretrovirales garantiza el control de la epidemia,
la prevención de determinados comportamientos de riesgo debe seguir siendo
prioritaria.

Rapid Expansion of a HIV-1 Subtype F Cluster
of Recent Origin Among Men Who Have Sex With Men in Galicia, Spain. Thomson, M. M., et al.  JAIDS Journal of
Acquired Immune Deficiency Syndromes. Volume 59 – Issue 3 – p e49–e51

doi: 10.1097/QAI.0b013e3182400fc4

Se calcula que los Neandertales y los humanos modernos llegamos a convivir durante más de 10.000 años en Europa y que hace unos 30.000 años desaparecieron definitivamente.

Los humanos modernos (Homo sapiens) compartimos un ancestro común con otros dos tipos de homínidos arcaicos, los Neandertales y los Denisovanos, de hace unos 800.000 años. La población que dio lugar a los homínidos modernos (o sea a nosotros los Homo sapiens) se separó de Neandertales y Denisovanos hace unos 400.000 años.  El año pasado se publicaron las secuencias de los genomas de estos dos homínidos arcaicos, a partir del ADN de sus fósiles.

Ahora un grupo de investigadores las han analizado para buscar secuencias de retrovirus endógenos.  Han identificado muchas secuencias de retrovirus en los genomas de ambos homínidos que también están
presentes en los humanos modernos y que, por tanto, se formaron en el ancestro común a los tres linajes: Homo sapiens, Neandertales y Denisovanos. Sin embargo, encontraron 14 secuencias de retrovirus exclusivas de estos homínidos arcaicos, que no aparecen en los humanos modernos. Algunos de estos retrovirus aparecen en ambos, en Neandertales y Denisovanos, lo que es consistente con la hipótesis de que estos homínidos arcaicos compartieron un ancestro común mas reciente que el que compartían con el linaje de los humanos modernos. Además, la existencia de retrovirus endógenos que aparecen en Denisovanos y no en Neandertales, confirma también la hipótesis de que ambos linajes se separaron hace miles de años y permanecieron distintos. 

Aunque son necesarios análisis más precisos de los genomas de estos antepasados nuestros, esta investigación demuestra que los retrovirus infectaron las líneas germinales de estos homínidos ancestrales después incluso de haberse separado del linaje que dio lugar a los humanos modernos.  Estos estudios demuestran también que este tipo de análisis puede ayudar a discernir los procesos o etapas de nuestra propia evolución.

Neandertal and Denisovan retroviruses. Agoni, L., et al. Current Biology, Volume 22, Issue 11, R437-R438, 5 June 2012 doi:10.1016/j.cub.2012.04.049