Hay proteínas que parecen simples puertas microscópicas, pero sin ellas nuestras células no podrían funcionar correctamente. Son los canales iónicos, estructuras que permiten el paso controlado de partículas cargadas a través de las membranas celulares. Algunas de estas proteínas ayudan a regular la actividad eléctrica de las neuronas y del corazón. Sin embargo, el origen evolutivo de una familia particular llevaba años desconcertando a los investigadores. Ahora, un equipo internacional encontró una posible respuesta en un lugar inesperado: el material genético de un gran virus que infecta algas marinas.
El descubrimiento fue publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) y realizado por especialistas de la Universidad Técnica de Darmstadt, la Universidad de Ciencias Aplicadas Bonn-Rhein-Sieg y otros centros de investigación. Los científicos identificaron en un virus asociado al alga Pyramimonas orientalis un gen que produce una proteína semejante a los canales de potasio de dos poros, conocidos como K2P.
Un virus que infecta algas contenía una proteína que parecía exclusiva de células más complejas
Los canales de potasio están presentes en numerosos organismos y desempeñan funciones esenciales. Permiten que los iones de potasio atraviesen las membranas celulares y contribuyen a mantener las diferencias de carga eléctrica entre el interior y el exterior de las células.
En los humanos, determinadas familias de estos canales participan en procesos como la excitabilidad neuronal, la actividad muscular y la regulación del potencial eléctrico de las membranas. Pero los canales K2P tienen una peculiaridad. Mientras que muchos canales de potasio están formados por cuatro subunidades independientes, los K2P utilizan dos cadenas proteicas que contienen dos dominios formadores de poros cada una.
Hasta ahora, los científicos no habían identificado precursores claros de esta arquitectura entre las bacterias. Eso planteaba una pregunta: ¿cómo aparecieron proteínas tan complejas durante la evolución de los organismos eucariotas?
El equipo decidió buscar posibles respuestas en los genomas de grandes virus de ADN. Y encontró un candidato extraordinario: una proteína denominada Kpov, formada por apenas 178 aminoácidos. Según el resumen científico disponible en PubMed, Kpov es mucho más pequeña que los canales K2P presentes en organismos eucariotas. Carece de algunas de sus regiones reguladoras, pero conserva la estructura básica necesaria para transportar potasio.
Lo sorprendente es que no se trataba únicamente de una semejanza genética. Los investigadores introdujeron la proteína en membranas lipídicas artificiales y comprobaron que funcionaba como un auténtico canal selectivo de potasio.
Es decir, el virus conservaba instrucciones para fabricar una versión reducida, pero funcional, de una proteína considerada característica de sistemas celulares más complejos.
La gran sorpresa llegó al investigar de dónde había obtenido el virus ese gen
Muchos virus adquieren material genético de los organismos que infectan. Este intercambio puede ocurrir durante procesos evolutivos prolongados y permite que incorporen funciones útiles para su supervivencia. Por eso, la primera posibilidad era que el virus hubiera adquirido el gen de un alga huésped. Sin embargo, los análisis evolutivos mostraron un escenario diferente.
Los investigadores encontraron indicios de que la proteína podría haberse formado mediante la unión de dos dominios más primitivos presentes en canales virales. En otras palabras, el gen quizá no apareció después de ser incorporado desde una célula compleja, sino que pudo evolucionar dentro del propio linaje viral. Como explicó la Universidad Técnica de Darmstadt, este resultado refuerza la posibilidad de que los grandes virus hayan participado activamente en la evolución de ciertas proteínas, en lugar de limitarse a aprovechar los genes de sus huéspedes.
Gerhard Thiel, profesor de la institución y coautor del trabajo, considera que estos microorganismos podrían haber desempeñado un papel importante en el origen de algunas funciones celulares complejas.
La investigación también destaca otra particularidad del virus estudiado: anteriormente se había identificado en su genoma un canal iónico activado por luz, una clase de proteína utilizada en optogenética, una técnica que permite controlar la actividad de determinadas células mediante estímulos luminosos.
Esto convierte a los grandes virus de ADN en una fuente especialmente interesante para descubrir proteínas con propiedades poco habituales.
Sin embargo, los resultados no demuestran que los canales K2P de los seres humanos procedan directamente de este virus. La hipótesis plantea una posible contribución evolutiva de los virus a ciertas arquitecturas proteicas, pero todavía faltan evidencias para reconstruir toda esa historia.
El hallazgo tampoco implica que el virus infecte humanos ni que represente un nuevo peligro sanitario: el organismo investigado está asociado a algas marinas.
La conclusión cambia nuestra perspectiva sobre estos microorganismos. Durante mucho tiempo, los virus se estudiaron principalmente como agentes infecciosos capaces de utilizar las células para reproducirse. Ahora, algunos descubrimientos sugieren que también pudieron contribuir a crear herramientas moleculares que terminaron formando parte de organismos mucho más complejos. Y quizá una de las pistas sobre cómo evolucionaron proteínas fundamentales para nuestras neuronas haya permanecido escondida durante millones de años en el ADN de un virus marino.
