Los investigadores del Instituto Whitehead han creado un mapa de los bucles de ADN que comprenden la estructura tridimensional 3D del genoma humano y regulan la expresión génica en células madre embrionarias humanas y células adultas. La ubicación de genes y elementos reguladores dentroEste marco cromosómico podría ayudar a los científicos a navegar mejor su investigación genómica, estableciendo relaciones entre las mutaciones y el desarrollo de la enfermedad.
"Esto es transformacional", dice el miembro de Whitehead Richard Young. "Este mapa nos permite predecir cómo los genes están regulados en las células normales y cómo están mal regulados en la enfermedad, con mucha mayor precisión que antes".
Para regular la expresión génica, un elemento regulador necesita ponerse en contacto con su gen objetivo. A través del bucle, los elementos / genes asociados que están distantes entre sí en el ADN lineal pueden unirse. La mayoría de las mutaciones de la enfermedad ocurren en los elementos reguladores, pero sise desconoce la asociación entre un gen aparentemente lejano y el elemento regulador, los datos de mutación son de uso limitado. Este borrador de mapa, que puede ayudar a los científicos a predecir las relaciones entre los elementos mutados y sus genes objetivo, se describe en línea en la revista Célula madre celular .
"Cuando pensamos en la enfermedad, debemos pensar en la estructura del genoma en el espacio 3D porque así es como entendemos ahora que los genes están regulados", dice Xiong Ji, investigador postdoctoral en el laboratorio de Young y coautordel papel Cell Stem Cell.
Uno de los coautores de Ji, el estudiante graduado Daniel Dadon, está de acuerdo. "Esta información tridimensional nos ayuda a interpretar datos regulatorios y mutacionales con una precisión sin precedentes. No es solo una bolsa de genes y elementos reguladores en el núcleo: estoes una estructura altamente organizada que confiere función "
Investigaciones previas en células ES de ratón por el laboratorio de Young y otros determinaron que el ADN de un cromosoma se forma en bucles que están anclados en sus bases por proteínas llamadas CTCF. Los beneficios de los bucles son dobles. Primero, los bucles ayudan a organizarse yempaquete dos metros de ADN para que quepan en un núcleo de aproximadamente 5 micrómetros de diámetro. Segundo, cada bucle crea una vecindad aislada que restringe la acción de un elemento regulador a los genes que residen en el mismo bucle. Como estudiante graduado y coautorDiego Borges-Rivera afirma: "La forma 3D del genoma es un mecanismo clave que subyace a la regulación génica".
Al estudiar las células ES humanas, los científicos del laboratorio Young y del laboratorio del miembro fundador de Whitehead, Rudolf Jaenisch, crearon un mapa genómico inicial que consta de 13,000 bucles establecidos por anclajes CTCF y determinaron que el vecindario aislado promedio tiene una longitud de 200 kb y contiene ungen único. El equipo descubrió que la mayoría de los sitios de anclaje mapeados de CTCF en el genoma de las células ES humanas se mantienen en otros tipos de células humanas y, además, que estas secuencias de anclaje en bucle están altamente conservadas en genomas de primates. Tal grado sorprendente de conservación indicaque estos vecindarios crean un marco fundamental para la regulación de genes que se mantiene durante todo el desarrollo y entre especies.
En otro hallazgo que subraya la importancia de la estructura 3D del genoma en la salud humana, el equipo de Whitehead descubrió que las regiones de anclaje del CTCF están mutadas en un amplio espectro de células cancerosas. El equipo predice que estos nuevos mapas del genoma humanoproporcionar la base para una mejor comprensión de las alteraciones genéticas que causan muchas enfermedades adicionales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Whitehead para la Investigación Biomédica . Original escrito por Nicole Giese Rura. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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