Los científicos de EPFL han desarrollado una técnica que puede cambiar las reglas del juego para la genética al hacer que la caracterización de las proteínas de unión al ADN sea mucho más rápida, precisa y eficiente.
Los genes contienen el código de ADN para producir todas las proteínas de la célula. Para comenzar este proceso, los genes primero deben transcribirse del ADN al ARN. Esto requiere una gran familia de proteínas de unión al ADN llamadas factores de transcripción, que, dada su importanciaen expresión génica, son de enorme interés para los biólogos de hoy. Sin embargo, debido a su gran número, su capacidad para combinarse en diferentes pares y la dificultad técnica para estudiar sus propiedades de unión al ADN en el laboratorio, todavía sabemos muy poco sobre muchosfactores de transcripción a pesar de los grandes esfuerzos. Ahora, los científicos de EPFL han desarrollado una técnica basada en microfluidos que puede acelerar enormemente el proceso con un mínimo de materiales necesarios, y que puede extenderse a otras moléculas e investigaciones, por ejemplo, analizar interacciones proteína-ARN. Métodos de la naturaleza , los investigadores ya han utilizado la técnica para determinar las propiedades de unión al ADN de más de 60 factores de transcripción, incluidos nueve nuevos.
factores de transcripción
Los mamíferos, incluidos los seres humanos, tienen entre 1300-2000 factores de transcripción, muchos de los cuales se combinan con otros en "heterodímeros" para unir genes e inducir su transcripción en ARN. Dado que un factor de transcripción puede emparejarse con diferentes segúnen el tipo de celda en el que están activos, el número de combinaciones posibles puede ser muy alto.
Pero no es suficiente conocer la identidad de los factores de transcripción y cuáles de ellos se emparejan; también necesitamos comprender sus propiedades de unión al ADN, como su afinidad y especificidad por el ADN, y esto también incluye a los heterodímeros.clave si vamos a explotar los factores de transcripción con fines biotecnológicos o farmacéuticos en el futuro. Pero también es muy difícil de hacer experimentalmente, ya que requiere cantidades relativamente grandes de factores de transcripción difíciles de producir.
En resumen, perfilar los factores de transcripción es una tarea desalentadora y muy compleja. Hay varias bases de datos que enumeran las propiedades de unión al ADN, pero en total cubren solo alrededor de 500 factores de transcripción únicos, y solo una fracción de heterodímeros, que se estima que varíanentre 3000 y 25000. Comprensiblemente, el progreso en este campo es lento, y los perfiles disponibles en estas bases de datos tienden a tener solo un valor cuantitativo medicocre en términos de predecir genes diana para estos factores de transcripción.
Un enfoque de microfluidos
El laboratorio de Bart Deplancke en el Instituto de Biotecnología de EPFL ha inventado una nueva técnica llamada SMiLE-seq, que puede acelerar enormemente el proceso con solo pequeñas cantidades de factores de transcripción necesarios. La técnica utiliza microfluidos, que es la cienciade controlar pequeñas cantidades de líquidos en espacios igualmente pequeños. La microfluídica se está convirtiendo rápidamente en un área de excelencia en EPFL, que reúne una serie de campos y disciplinas diferentes.
SMiLE-seq funciona uniendo pequeñas cantidades del factor de transcripción o factores al sondear heterodímeros en un dispositivo de microfluidos; este es un chip con canales de tamaño micrométrico que permiten que el líquido fluya. Una vez que los factores de transcripción están unidos aLa superficie del chip, una gran biblioteca de ADN aleatorio se bombea suavemente en el chip y fluye sobre ellos. Esto permite que los factores de transcripción reconozcan sus secuencias de ADN correspondientes. A partir de entonces, el complejo de factor de transcripción-ADN queda atrapado físicamente al dejar caer unbotón, mientras que el ADN que no está unido simplemente se elimina por lavado.
A continuación, el ADN unido se extrae del dispositivo y se prepara para la secuenciación a fin de identificar qué parte quedó atrapada por los factores de transcripción. Esta información se introduce en un software especializado que permite a los investigadores determinar las propiedades de unión al ADN de la transcripciónfactores o heterodímeros. A su vez, esto ayuda a predecir mejor sus perfiles de unión al ADN in vivo.
El uso de microfluidos en SMiLE-seq ofrece tres ventajas principales: primero, reduce la cantidad de factores de transcripción necesarios para este tipo de experimento, ya que solo necesita picogramos de ellos. En segundo lugar, acelera considerablemente el proceso,de días a menos de una hora. Y finalmente, SMiLE-seq no está limitado ni por la longitud de la secuencia de ADN diana, ni está sesgado hacia interacciones proteína-ADN de mayor afinidad como pueden ser los métodos actuales.
El equipo de Deplancke utilizó SMiLE-seq en 67 factores de transcripción humanos, de ratón y de Drosophila de longitud completa, analizando con éxito varios que nunca se habían estudiado antes. En el futuro, tiene la intención de explotar la versatilidad de la técnica en otras moléculas, como el ARN.Su equipo ha presentado una patente y se está trabajando en una startup para llevar el concepto tecnológico de SMiLE-seq al mundo comercial.
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Materiales proporcionado por Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne . Nota: el contenido puede editarse por estilo y longitud.
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