«Causas y consecuencias de la inestabilidad genética: de la levadura a las células humanas» Prof. Andrés Aguilera. Real Academia Nacional de Farmacia, 15 de octubre de 2026
El presidente de la RANF, Antonio L. Doadrio Villarejo, abrió la sesión con un recuerdo a Julio Rodríguez Villanueva, que fue académico y director de la corporación, y anunció la próxima presentación en la Academia de la nueva obra sobre la COVID-19 del académico de número Agustín García Asuero. Carlos Gancedo Rodríguez, en representación de la SEBBM, excusó la ausencia de José María Medina, que no pudo asistir por motivos personales, y trasladó en su nombre el agradecimiento a la Fundación Ramón Areces por el apoyo que presta al ciclo desde su origen. Entre el público se encontraba también el presidente de la SEBBM, Antonio Ferrer.
La presentación del conferenciante tuvo un tono muy personal. Gancedo conoció a Aguilera en 1978, cuando era alumno de un curso de Bioquímica y Genética de Levaduras que él organizó junto a Juana María Gancedo y a Jaime Conde y Ramón Serrano, ya fallecidos. Siguió después su etapa en el laboratorio de Fritz Zimmermann en Darmstadt, en los años heroicos en que se aislaban los primeros mutantes glucolíticos de Saccharomyces cerevisiae y se empezaban a clonar sus genes, y repasó una trayectoria que ha demostrado que la transcripción genera inestabilidad genómica y que tiene en el descubrimiento del papel del complejo THO uno de sus hitos. Miembro de EMBO y de la Real Academia Sevillana de Ciencias, Aguilera ha recibido, entre otros reconocimientos, el Premio Nacional de Genética y el Premio Carmen y Severo Ochoa. Gancedo quiso destacar el doctorado honoris causa por la Universidad Masaryk de Brno, la ciudad donde Mendel hizo los experimentos que fundaron la genética, y su labor como formador de investigadores. Citó para ello unas palabras de Hans Krebs sobre sus maestros, a quienes reconocía haber educado, y no solo entrenado, a una generación de líderes científicos, porque educar supone transmitir una visión y no únicamente técnicas.
Aguilera devolvió el gesto proyectando una fotografía de aquel curso de levaduras, tomada en 1980, y reivindicó la escuela de Rodríguez Villanueva, desde la que la microbiología de levaduras se extendió por toda España, la de Jaime Conde, que llevó la genética moderna de la levadura a Sevilla, y la de los propios Gancedo. Explicó que el subtítulo de la conferencia pretendía subrayar que lo que iba a contar es universal y vale tanto para un microorganismo como para una célula humana, aunque sea en esta última donde adquiere su mayor relevancia médica.
Partió de una paradoja que Tomas Lindahl, Premio Nobel de Química en 2015, dejó escrita en sus memorias científicas. Una vez descrita la doble hélice se dio por supuesto que el ADN era una molécula muy estable, y no lo es. La química lo degrada continuamente, de modo que la fidelidad con la que la herencia se transmite de una generación a otra solo se explica por la existencia de una maquinaria dedicada a mantenerlo: la reparación del ADN. Cuando esa maquinaria, o la de replicación, falla, aparece la inestabilidad genética, que el conferenciante definió desde el principio como una patología celular. El concepto se acuñó a finales de los años ochenta y se consolidó con la revisión de Douglas Hanahan y Robert Weinberg sobre los rasgos distintivos del cáncer, donde figura como la característica que hace posibles todas las demás. Las células tumorales comparten una enorme carga de mutaciones y reordenaciones cromosómicas.
Para situar su trabajo, Aguilera repasó la historia del concepto. En los ochenta el cáncer se explicaba sobre todo a través de oncogenes y genes supresores, pero Peter Nowell ya había propuesto que el tumor es fruto de una evolución clonal, de una acumulación lenta de mutaciones, y Lawrence Loeb advirtió que la tasa normal de mutación no bastaba para explicar la cantidad de alteraciones de un tumor, por lo que alguna de ellas debía producir un fenotipo mutador que acelerase el resto. La confirmación llegó en 1993, con tres artículos en Science y Nature firmados por los grupos de Bert Vogelstein, Albert de la Chapelle y el español Manuel Perucho, entonces en La Jolla, que relacionaron el cáncer de colon hereditario no polipósico con la inestabilidad de los microsatélites, secuencias repetidas que en las células tumorales pierden copias. Richard Kolodner, que había estudiado la reparación de errores de emparejamiento en bacterias y en levadura, identificó a partir de los genes de levadura su homólogo humano, MSH2, que coincidía con la región cromosómica asociada a la enfermedad. Science eligió en 1994 la reparación del ADN como «molécula del año». Para Aguilera, aquella rapidez solo fue posible porque los genes de las rutas de reparación llevaban años identificados en microorganismos. En 2005, dos artículos en Nature mostraron además que la respuesta al daño en el ADN actúa como barrera frente a la progresión tumoral y que las lesiones precancerosas ya presentan inestabilidad.
El conferenciante situó en la replicación el momento más vulnerable de la vida de una célula. Repasó las formas de detectar la inestabilidad: puentes de anafase entre núcleos que no terminan de separarse, horquillas de replicación que se detienen, marcadores de rotura, pequeños fragmentos de ADN que escapan del núcleo, zonas frágiles en los cromosomas metafásicos y, como consecuencia final, reordenaciones cromosómicas. Los obstáculos que encuentra la horquilla generan un estrés replicativo que la célula suele resolver con su maquinaria de reparación, y solo cuando esta falla se acumulan hipermutación, hiperrecombinación y aneuploidías.
Hasta entonces, las mutaciones que aumentaban la inestabilidad se buscaban en genes de replicación y de reparación. Aguilera explicó la dificultad técnica que planteaba la levadura para estudiar la recombinación, que requiere dos copias de una secuencia cuando las cepas de laboratorio son haploides, y cómo la resolvieron en 1981 los trabajos de Gerald Fink y de Thomas Petes y Hannah Klein con sistemas de secuencias repetidas en un mismo cromosoma. Con Klein dio él mismo el salto del metabolismo de los azúcares al estudio de la recombinación. Al buscar mutantes con mucha recombinación aparecieron los esperados, de replicación y de reparación, pero también otros cuyo fenotipo desaparecía si se bloqueaba la transcripción. Esos genes codificaban el complejo THO, proteínas que se unen al ARN naciente y participan en su procesamiento y en su exportación al citoplasma. La pregunta que ha guiado desde entonces a su grupo es por qué fallos en una función ajena al metabolismo del ADN rompen el genoma.
La respuesta son los híbridos ADN-ARN. En las células eucariotas el ARN no sale desnudo de la maquinaria de transcripción, sino empaquetado de inmediato con proteínas. Si ese empaquetamiento falla, el ARN puede volver a aparearse con su molde de ADN, favorecido por el superenrollamiento negativo que se acumula tras la ARN polimerasa, y forma un híbrido que desplaza la otra hebra. La célula sabe eliminarlos, pero en los mutantes se acumulan en gran cantidad y resultan genotóxicos. En células humanas sin estos factores aparecen focos de daño y fragmentos de ADN roto, y los análisis genómicos localizan los híbridos en regiones transcritas; la señal desaparece cuando se tratan con ribonucleasa H, que degrada específicamente el ARN hibridado. Hoy se conocen más de cien genes cuya mutación provoca inestabilidad asociada a híbridos.
El mecanismo pasa por los conflictos entre replicación y transcripción. Mediante técnicas de proximidad, el grupo ha observado que en los mutantes ambas maquinarias coinciden con mucha más frecuencia. La velocidad de la horquilla, de 1,4 kilobases por minuto en una célula humana normal, cae a 0,9 y aumentan sus paradas. Las dos alteraciones se corrigen al inhibir la transcripción o al sobreexpresar la ribonucleasa H. El mismo patrón aparece en Caenorhabditis elegans, donde los mutantes del complejo THO sufren una replicación premeiótica defectuosa y no llegan a formar gametos, salvo que se eliminen los híbridos, y otros grupos lo han observado en Drosophila, en ratón y en células humanas. Al superponer en un mismo cromosoma humano las zonas ricas en híbridos, las de conflicto y las de rotura, las tres coinciden de manera muy clara.
Aguilera añadió una segunda vía por la que el ARN amenaza al genoma: la reparación. Una rotura en un gen que se está transcribiendo libera topológicamente el ADN y facilita que el ARN forme híbridos. Con una sonda fluorescente derivada de la ribonucleasa H, su grupo ha visto aparecer estos híbridos en apenas veinte segundos tras dañar el ADN con un láser. La proteína ALYREF, que forma parte del complejo TREX de transcripción y exportación y se une con fuerza al ARN, acude en pocos minutos a la zona dañada, algo que no hace su compañera de complejo UAP56. Cuando ALYREF se sobreexpresa, las roturas se acumulan y las células se vuelven hipersensibles al olaparib, un inhibidor de PARP. El conferenciante explicó el fundamento de este fármaco: las células disponen de dos grandes vías para reparar roturas, el olaparib anula una, y las tumorales que ya han perdido la otra, como las deficientes en BRCA, mueren, mientras que las sanas sobreviven.
En la parte final volvió al cáncer con tres ejemplos. Su laboratorio descubrió que las células sin BRCA2, un supresor tumoral clásico de la reparación, acumulan híbridos, y el grupo de David Livingston lo comprobó al año siguiente con BRCA1. Lo mismo sucede en la anemia de Fanconi, un síndrome de predisposición al cáncer, y trabajos recientes sitúan los conflictos entre replicación y transcripción en el origen de la sensibilidad a los inhibidores de PARP. Al cruzar los mapas de híbridos con las mutaciones registradas en los bancos de tumores, los sitios ricos en híbridos aparecen como puntos calientes de cambios de base, deleciones e inserciones. Por último, ALYREF está muy sobreexpresada en numerosos adenocarcinomas y carcinomas, y los tumores con más híbridos necesitan menos olaparib para responder, lo que reproduce en datos de pacientes lo que el laboratorio había anticipado.
Aguilera cerró la conferencia con una síntesis. Las células transcriben y replican sin cesar, y los errores que eso provoca, junto con los agentes externos, generan un daño que la reparación mantiene a raya. Ya se sabía que las mutaciones en genes de replicación y de reparación causan inestabilidad y predisponen a los tumores; ahora se sabe que la transcripción y el metabolismo del ARN también la generan, de forma indirecta, al comprometer esas dos funciones. Defendió el trabajo conjunto en microorganismos y en células humanas para entender las bases moleculares de un proceso central en biomedicina y dedicó sus últimas palabras a quienes se formaron en su laboratorio y dirigen hoy sus propios grupos, ese ejército de personas que, dijo, son las que nutren el conocimiento del que ahora se disfruta.
En el coloquio, la Dra. María Molina, presidenta de la Sección Segunda de la Academia, elogió la claridad con que había hecho sencillo algo tan complejo y le preguntó por la posibilidad de intervenir farmacológicamente sobre estos procesos y por lo que la levadura puede aportar todavía. Aguilera confirmó que hay grupos que exploran los híbridos ADN-ARN como diana terapéutica, aunque, hasta donde él sabe, sin resultados por ahora, porque también aparecen en células sanas y la cuestión es de niveles. Se mostró crítico con una tendencia que calificó de fantasiosa, la de presentar el híbrido como responsable de enfermedades en las que solo es una consecuencia, y puso como ejemplo los trastornos del neurodesarrollo asociados a mutaciones en el gen THOC2, cuya causa real es la carencia de una proteína esencial para transcribir. Sobre la levadura, explicó que su grupo trabaja ahora con colecciones de todos los mutantes viables de histonas, algo factible en un organismo que solo tiene dos copias de esos genes y muy complejo en células humanas, que tienen muchas. Reconoció que cada vez son menos los laboratorios que trabajan con levadura frente al empuje de los modelos humanos y de los grandes bancos de datos tumorales, pero zanjó que él se jubilará con ella.
Otro de los académicos le planteó el papel de otros obstáculos en el camino de la horquilla de replicación, en particular las estructuras de ADN en cuádruplex de guanina, conocidas como G4. Aguilera precisó que no se trata de una colisión física, porque el superenrollamiento que se acumula entre ambas maquinarias probablemente impide que lleguen a tocarse, y que por eso hoy se prefiere hablar de conflicto. Explicó que las estructuras G4 se enriquecen allí donde hay híbridos, ya que la hebra de ADN que el ARN desplaza suele ser rica en guanina, como ocurre en las regiones que intervienen en el cambio de clase de las inmunoglobulinas, y que helicasas especializadas como las de los síndromes de Bloom y de Werner contribuyen a resolverlas. Recordó también que la rotura no sucede por azar: cuando la horquilla se atasca intervienen nucleasas que cortan para resolver el problema, o la horquilla retrocede, y de ahí puede quedar el daño. «En la naturaleza las cosas no ocurren al azar; hay una enzimología detrás», resumió.
El presidente de la RANF cerró la sesión agradeciendo a la Fundación Ramón Areces y a la SEBBM su colaboración en un ciclo que reúne cada año a la bioquímica, la microbiología y la farmacia españolas en torno a la figura de Julio Rodríguez Villanueva.
