Los investigadores han 'afinado' un mecanismo de señalización celular importante al reescribir el ADN dentro de las células de levadura para controlar cómo responden a su entorno.
El estudio, que fue publicado hoy por Celda , tiene usos biotecnológicos inmediatos, pero también podría tener implicaciones más amplias para la investigación en el cuidado de la salud. Se espera poder alterar la forma en que reaccionan las células ayudará a los científicos a comprender cómo funcionan las células enfermas y conducir a células modificadas que se usan para tratar a los pacientes.
Los académicos de la Universidad de Cambridge y el Imperial College London, en colaboración con AstraZeneca, utilizaron el modelado matemático y la ingeniería del genoma para editar las células de levadura para ayudar a los científicos a controlar no solo lo que las células sienten sino cómo reaccionan a lo que sienten de una manera más deseablecamino.
Se eligió la levadura porque comparte características clave con las células humanas; lo más importante es que puede detectar su entorno utilizando receptores acoplados a proteínas G GPCR.
El Dr. Graham Ladds, profesor del Departamento de Farmacología y miembro del St John's College, Universidad de Cambridge, dijo: "La levadura se usó como un mecanismo para comprender lo que sucede en los humanos. Utilizamos modelos matemáticos y modificaciones genéticas para editarla celda y sintonizar cuál debería ser su respuesta "
Los GPCR son receptores que permiten a las células detectar sustancias químicas como hormonas, venenos y drogas en su entorno. Las células leen su entorno y perciben los niveles de hormonas como la adrenalina, la serotonina, la histamina y la dopamina. También pueden actuar comoreceptores de luz, olor y sabor con algunos ubicados en la lengua para darnos nuestro sentido del gusto.
Hay alrededor de 800 GPCR diferentes en nuestros cuerpos y aproximadamente la mitad de todos los medicamentos actúan usando estos receptores, incluidos los betabloqueantes, los antihistamínicos y varios tipos de medicamentos psiquiátricos. Pero no se sabe lo suficiente sobre cómo funciona la señalización de GPCR.
Una de las dificultades para los investigadores es que las variaciones de ADN pueden tener un impacto en la red de señalización y determinar cómo partes del ADN afectan esto es un desafío importante.
El equipo de Cambridge creó un modelo matemático de la célula de levadura con concentraciones variadas de diferentes componentes celulares y encontró los niveles óptimos para la señalización más eficiente de cada uno. Este conocimiento fue utilizado para modificar genéticamente las células por un equipo de investigadores de ImperialColegio Londres.
El Dr. William Shaw, primer autor del artículo e investigador del departamento de Bioingeniería del Imperial College de Londres, explicó: "Nos permitió comprender exactamente cómo podemos diseñar genéticamente una célula para que detecte la cantidad deseada de algo para nosotros en unforma en que tenemos control.
"Guiados por los hallazgos computacionales, creamos una cepa de levadura altamente modificada con todas las interacciones no esenciales dentro de la ruta de señalización GPCR eliminada. Al variar los componentes clave de niveles identificados en el modelo, pudimos alterar de manera predecible la formalas células respondieron a su entorno "
El Dr. Tom Ellis, del Departamento de Bioingeniería del Imperial College de Londres y autor principal del artículo, agregó: "Aprendimos principios importantes sobre por qué las células responderán de manera diferente a las mismas moléculas de las mismas concentraciones. Si hay una variación en la secuencia de ADNque determina los niveles de componentes clave, entonces esto puede cambiar todo ".
El Dr. Mark Wigglesworth, Director de Hit Discovery en AstraZeneca, dijo: "Los GPCR son fundamentalmente importantes para la función de los sistemas celulares sanos y siguen siendo una de las proteínas más específicas en la medicina humana. Se espera que aumente nuestra comprensión de estas proteínasconducirá a medicamentos más innovadores en el futuro "
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Materiales proporcionado por St John's College, Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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