Barbara McClintok, es una científica en el desarrollo de la genética a la altura de Mendel, nació en Connecticut, Estados Unidos,  en 1902. Recibió el Premio Nobel de Medicina y Biología en 1983, por sus hallazgos sobre la existencia de estructuras móviles en los cromosomas. Las investigaciones fueron llevadas a cabo 30 años antes de recibirlo, trabajó sola y en su época no se daba la importancia que tenían sus observaciones, el premio tuvo un carácter retroactivo de sus aportaciones.

Durante la primera mitad del siglo XX, las investigaciones del papel de los cromosomas y los genes, se llevaron a cabo en plantas y el estudio de la mosca del vinagre.

Entre estos estudios uno de los que más han contribuido al conocimiento actual del cáncer fue la Dra. McClintok: “El ciclo de rotura, fusión y puente” y “las mutaciones de los genes” por la radiación fueron descubiertos en esta época. Durante la época como investigadora de Misuri, continuó la línea de mutagénesis mediante rayos X. Las rupturas producidas en el ADN durante la mitosis, desaparecían  las cromatidas rotas dando lugar a uniones después de la replicación del ADN, durante la inferfase de la siguiente mitosis, repitiéndose el ciclo y causando mutaciones masivas. Este ciclo de ruptura, fusión y formación de puentes cromosómicos demostró:

1. La unión de cromosomas no es un proceso aleatorio
2. Descubrió un método para producir mutaciones a gran escala, siendo así objeto de estudio en la investigación del cáncer.

Estas investigaciones abren nuevos campos en la biología y la medicina, en los años sesenta se vieron estructuras genéticas móviles en bacterias.

McClintok  llevó a cabo sus estudios en el maíz, vio que ciertas inestabilidades en las células de este, se debían a estructuras que se desplazaban en un mismo cromosoma. Iniciadora de la cartografía genética en el maíz, describió el primer mapa de ligamiento y puso de relieve el papel de los telómeros y centrómeros.

Su trabajo sobre la regulación génica y los elementos de control era complejo y novedoso en su época. Gracias a la reordenación se consigue la creación de gran cantidad de  anticuerpos por parte de los linfocitos de los vertebrados, en las cadenas pesadas las regiones se reorganizan aleatoriamente, pueden producirse unas 24.000 cadenas pesadas de anticuerpo diferente.

En 1939 fue la primera persona en describir los entrecruzamientos que se producen entre cromosomas homólogos durante la meiosis. En 1931 demostró que hay una relación entre el entrecruzamiento cromosómico meiótico y la recombinación de caracteres heredables. Así la recombinación de cromosomas y el fenotipo resultante daban lugar a la herencia de un nuevo carácter.

En los años cuarenta y cincuenta, descubrió el proceso de transposición de los elementos del genoma y lo empleó para explicar cómo los genes determinan características físicas. Los transposones aparecen en material genético procariota y eucariota, intervienen:

• Enfermedades infecciosas
• Resistencia bacteriana a los antibióticos
• Cáncer
• DNA Recombinante
• Inmunología

Entre los años 1948 y 1959, desarrolló una hipótesis que explicaba como los elementos transponibles regulan la acción de los genes inhibiendo o modulándolos. Definió a Ds y Ac como unidades de control o elementos reguladores. La regulación génica puede explicar cómo los organismos multicelulares pueden diversificar las características de cada célula, aún cuando su genoma sea idéntico.   Su trabajo para la época era novedoso, sus contemporáneos mostraron desconfianza a sus descubrimientos.

La importancia de sus investigaciones no se valoraron hasta la década de los años 60 cuando los genetistas franceses François Jacob y Jacques Monod llegan a las mismas conclusiones trabajando con el operon lac. Tras la publicación en 1961 por ellos: “Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins” en Journal of Molecular Biology, McClintok escribió un artículo en American Naturalist comparando el funcionamiento del “operon lac” con el sistema Ac/Dc de maíz.

En los años 1970 se clonó Ac y Ds, mostrándose que eran transposones de clase II, Ac es un transposón completo, que codifica en su secuencia una transposasa funcional, lo que permite el movimiento a través del genoma.

Publicaciones importantes:

• McClintock, Barbara (1929) “A cytological and genetical study of triploid maize”. Genetics 14:180-222
• Greighton, Harriet B., and McClintok, Barbara (1931) “A Correlation of Cytological and Genetical Crossing-Over in Zea mays”. Proceedings of the National Academy of Scences 17:492-497
• McClintock, Barbara (1931) “The order of the genes C, Sh, and W x in Zea Mays with reference to a cytologically known point in the chromosome”. Proceedings of the National Academy of Sciences 17:485-91
• McClintock, Barbara (1941) “The stability of broken ends of chromosomes in Zea Mays”. Genetics 26:234-82
• McClintock, Barbara (1945) “Neurospora: preliminary observations of the chromosomes of Neurospora crassa”. American Journal of Botany. 32:671-78
• McClintock, Barbara (1950) “The origin and behavior of mutable loci in maize”. Proceedings of the National Academy of Sciences. 36:344-55
• McClintock, Barbara (1953) “Induction of instability at selected loci in maize”Genetics 38:579-99
• McClintock, Barbara (1961) “Some parallels between gene control systems in maize and in bacteria”. American Naturalist 95:265-77
• McClintock, Barbara; Kato, T.A. & Blumenschein, A. (1981) “Chromosome constitution of races of maize. Its significance in the interpretation of relationships between races and varieties in the Americas”

Genes Mutadores

McClintok descubrió el efecto transponibilidad; unidades podían desplazarse físicamente en su posición dentro del mismo cromosma o también entre cromosomas distintos, llamó a estas unidades “elementos de control”, en unos casos puede actuar sobre sus vecinos genéticos inmediatos, y en otro caso, el elemento de control también puede determinar en qué momento se produce la actividad genética. El elemento de control son genes que regulan la actividad de otros genes a niveles muy básicos, contribuyendo con la mutabilidad. Monroe W. Strickberger

Transposición vía intermediarios de ADN y ARN

Los elementos que se mueven por transposición, se denominan “elementos transponibles” o “transposones”. Se dividen en dos clases generales, dependiendo si se transponen mediante un intermediario de ADN o por un intermediario de ARN.

Las secuencias de inserción se componen solamente del gen de la enzima que participa en la transposición (transposasa) flanqueada por repeticiones invertidas cortas, que son los sitios donde actúa la transposasa. Los transportes complejos se componen de dos secuencias de inserción que flanquean a otros genes, que se mueven como una unidad. Este mecanismo produce la integración de una copia del transposón en una nueva posición del genoma, mientras que la otra copia permanece en su posición original.

Los transposones que se trasladan mediante intermediarios de ADN se encuentran presentes en eucariotas además de en bacterias. El genoma humano contiene 300.000 transposones de ADN, que constituyen el 3% del genoma humano. El movimiento de estos transposones a sitios no específicos del genoma ha jugado un papel fundamental en la evolución estimulando las reorganizaciones de ADN, determinando cambios programados en la expresión génica.

La mayoría de los transposones en las células eucarióticas son “retrotansposones” que se trasladan vía transcripción inversa de intermediarios de ARN.  En el hombre casi hay 3 millones de copias de transposones, constituyendo más del 40% del genoma, la transcripción inversa de intermediarios de ARN, de forma similar a la replicación de los retrovirus. Estos retrotransposones incluyen a las secuencias altamente repetitivas LINE y SINE de los genomas de mamíferos. La Célula. Geoffry M. Cooper & Robert E. Hansman. 

Links relacionados:

• Barbara McClintok en la Universidad de Cornell

https://www.youtube.com/watch?v=DVi5Xxvlt5Y

• Transposones

https://www.youtube.com/watch?v=91vR-FKBMT4https://www.youtube.com/watch?v=CroyUMRpbxg

https://www.youtube.com/watch?v=iMJiGfP0QX8