Cuando se activa un gen, varios tramos de ADN cercanos actúan como 'diales de control', influyendo en el nivel de actividad y la cantidad de producto genético que se produce. Utilizando la bacteria Mycoplasma pneumoniae como modelo, el director del CRG, el profesor Luis Serrano ysu equipo desarrolló una forma rápida de escanear a través de miles de secuencias de ADN generadas aleatoriamente en busca de aquellas que pudieran activar eficientemente un gen 'reportero'.
Los investigadores utilizaron la nueva técnica, conocida como ELM-seq, para encontrar secuencias de ADN que aumentan fuertemente los niveles de transcripción, el proceso por el cual un gen es "leído" para producir un mensaje intermedio conocido como ARN. También buscaronpara secuencias que mejoran la eficiencia de la traducción, cuando los mensajes de ARN se interpretan para construir productos tales como moléculas de proteínas. El método patentado ELM-seq se basa en medir indirectamente la actividad de un gen que codifica una proteína que agrega una 'etiqueta' química específica aADN. Si el gen es más activo, dejará más etiquetas en el ADN. Estas etiquetas se detectan y miden utilizando una técnica de análisis de ADN sensible conocida como secuenciación masiva y paralela, que proporciona una lectura cuantitativa de los niveles de actividad del gen.
Publicando sus hallazgos en la revista de acceso abierto Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores descubrieron secuencias de ADN para 'diales de control' que constantemente producen niveles muy altos de actividad genética. También revelaron información previamente desconocida sobre los tipos de secuencias de ADN que funcionan mejor. Curiosamente, el equipo descubrió que la primera letra'base del mensaje de ARN es muy importante para la transcripción eficiente de genes. También descubrieron que la estructura tridimensional del mensaje de ARN desempeña un papel clave para determinar qué tan bien se traducirá el ARN para producir proteínas, en lugar de secuencias específicasque anteriormente se consideraba esencial para una traducción eficiente.
"Las técnicas anteriores que se han utilizado para investigar las secuencias de control del ADN generalmente dependen de la clasificación de las células una por una y de la medición de la actividad genética en cada una de ellas", dice la Dra. Eva Yus, autora principal del artículo. "Sin embargo, nuestro nuevo enfoque utilizatecnología de secuencia de ADN de vanguardia para medir con precisión los efectos de miles de secuencias sobre la actividad de los genes al mismo tiempo "
Mycoplasma pneumoniae tiene un genoma muy pequeño, lo que hace que sea relativamente fácil de estudiar. Pero aunque este estudio ha demostrado que la técnica funciona en un organismo simple, también podría aplicarse a otras especies bacterianas, levaduras o incluso células humanas para encontrar información útilsobre cómo se controlan los genes y cómo se pueden manipular.
"Si queremos usar bacterias u otras células para aplicaciones biotecnológicas, necesitamos diseñarlas para que produzcan la cantidad máxima de producto. Pero es muy difícil si no tenemos información sobre las secuencias óptimas para controlar los genes", diceDr. Jae-Seong Yang, coautor del estudio.
porque Mycoplasma pneumoniae normalmente infecta los pulmones, el equipo ahora planea utilizar sus nuevos conocimientos para desarrollar terapias basadas en bacterias genéticamente modificadas para tratar enfermedades pulmonares. Sus objetivos incluyen infecciones pulmonares, cáncer e incluso enfoques para regenerar el tejido dañado.
"Ahora tenemos una gran variedad de secuencias de control que podemos usar para ajustar los niveles de las proteínas que queremos producir en los pulmones, como un juego de herramientas que podemos usar para controlar la actividad genética", explica el profesor Serrano. "Además, esta técnica es una forma muy barata y rápida de encontrar las secuencias que rigen la transcripción y la traducción, y podría usarse para cualquier aplicación u organismo de biotecnología ".
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Materiales proporcionado por Centro de Regulación Genómica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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