El estudio de la patogénesis de las enfermedades humanas requiere, como es obvio por cuestiones éticas, de la creación de modelos de la enfermedad en animales de laboratorio. Estos modelos permiten llevar a cabo exámenes minuciosos sobre las bases fisiopatológicas de las enfermedades, la manipulación y análisis genéticos, el ensayo de fármacos previo a su aplicación en la práctica clínica y la terapia génica. En el caso de la ataxia de Friedreich, ha sido crucial la información aportada por los mutantes de levadura en el gen ortólogo al FRDA, para esclarecer el defecto bioquímico que subyace en esta enfermedad.

En los últimos años se vienen proponiendo otros modelos animales sencillos, como la mosca del vinagre Drosophila melanogaster, y el nemátodo Caernorhabditis elegans. Frente a la levadura, se trata de organismos pluricelulares que posibilitan las investigaciones a lo largo de las distintas etapas del desarrollo y en distintos tejidos. Drosophila y C. elegans comparten un número importante de genes con el hombre, como son los que participan en la determinación de la estructura y función celular, en las señales intercelulares, en los procesos básicos del desarrollo como la neurogénesis, en el comportamiento y aprendizaje, así como en la formación de tumores y metástasis. El gen FRDA engruesa esta lista de genes conservados en las tres especies, dada su participación en un mecanismo celular básico como es el mantenimiento de los niveles de Fe en la célula.

Drosophila es sin duda uno de los organismos mejor caracterizados genéticamente, cuya secuencia genómica completa se conoce. Existen un gran número de mutantes bien caracterizados y se han construido una serie de cepas muy especiales que permiten llevar a cabo análisis genéticos muy complejos, y que están a la disposición de la comunidad científica. A todo ello hay que añadir la facilidad de su cultivo y manipulación, con un tiempo de generación de solo 10-12 días, y una abundante descendencia.

Nuestro objetivo es el de implementar un modelo biológico en Drosophila melanogaster para abordar el estudio de la ataxia de Friedreich. Para ello nos hemos propuesto los siguientes objetivos:
1- Identificar el gen ortólogo al FRDA.
2- Estudiar su función y regulación.
3- Analizar su interacción con otras proteínas.

Hemos aislado en D. melanogaster y D. subobscura el gen ortólogo al FRDA y ha sido denominado dfh (Drosophila Frataxin Homologue). Su tamaño es de 1 kb y está compuesto por dos exones. Los transcritos correspondientes codifican para una posible proteína de 190 aa (Dm) y 185 aa (Ds). Ambas proteínas forman parte de la familia de proteínas frataxina de eucariotas, según los resultados que hemos obtenido del análisis de sus secuencias: señales de localización mitocondrial, dominios conservados en secuencia y distribución de cargas, que apoyan una función igual o equivalente a frataxina.

El gen dfh se expresa durante todos los estadios de Drosophila analizados, embriones de 0 a 24h, larva, pupa y adulto; así como en los discos imaginales de ojo-antena, ala y pata. Hemos observado un pico de expresión en el intervalo embrionario de 6 a 12h después de la ovoposición.

Dfh se localiza en la banda 8CD del cromosoma X, región en la que hemos identificado otros genes no descritos hasta la fecha, cuya función también se desconoce.

Existen diferentes estrategias para abordar el estudio de la función génica en Drosophila, en esta caso de dfh. Puesto que cada una de ellas tiene sus ventajas e inconvenientes, hemos comenzado por el momento con tres metodologías diferentes:

1- Sobreexpresión ectópica del gen dfh empleando el sistema GAL-4:
Este sistema nos permite la sobreexpresión del gen en moscas transgénicas portadoras de una construcción UAS-dfh, que será dirigida por la proteína GAL4. Puesto que disponemos de cepas con diferentes patrones espacio-temporales de expresión de la proteína GAL4, se analizará el efecto de la sobreexpresión en diferentes líneas celulares, así como en diferentes momentos del desarrollo.

2- Inactivación del gen dfh mediante la inserción de un elemento transponible P modificado:
Aproximadamente el 20% del genoma de D. melanogaster está constituido por ADN moderadamente repetitivo donde se engloban los elementos transponibles, secuencias de ADN con capacidad de moverse. Los elementos P son quizá una de las familias de transposones mejor estudiadas en esta especie, hasta el punto que actualmente son utilizados como herramientas para la inactivación de genes concretos. Mediante la movilización controlada de estos elementos es posible mutar los genes localizados en las regiones cromosómicas vecinas.

Hemos caracterizado molecularmente una región de unas 40 kb en la banda 8CD del cromosoma X de esta especie, donde se localiza dfh. Esta caracterización nos ha permitido situar con precisión cinco inserciones de elementos P en las cercanías de dfh.

3- Silenciamiento de dfh por ARN de doble cadena (ARNi):
Se trata de una técnica relativamente reciente que ha resultado ser muy potente y específica en la supresión de la expresión de ciertos genes. Se ha aplicado preferentemente en C. elegans, pero su efectividad se ha demostrado en otras muchas especies como Drosophila.

Los resultados obtenidos serán contrastados con aquellos que deriven de los diferentes modelos animales estudiados por otros grupos de investigación. Nuestro modelo en Drosophila, desde una perspectiva de investigación básica, puede tener una aplicación práctica clara e inmediata, bien de forma directa, bien complementando el modelo que se obtenga preferentemente en ratones.