Un nuevo estudio de la Universidad Estatal de Michigan hace avances en aprender a "leer" el genoma, un objetivo clave de la biología moderna.
Los resultados, publicados en eLife , demuestre que el contenido de ADN de nuestros genomas se asemeja a un lenguaje biológico complejo, compuesto de regiones codificantes y regiones reguladoras. Aunque las regiones codificadoras de proteínas en el ADN podrían compararse con una señal de tráfico, utilizando un simple mensaje de parada o marchaLas regiones reguladoras en el ADN se parecen más a la poesía.
"Los sitios reguladores en el ADN funcionan como un interruptor de luz para encender y apagar un gen. En los animales, es extremadamente complejo", dijo David Arnosti, profesor de bioquímica y biología molecular de MSU y autor principal del artículo. "Podría habercientos de factores proteicos en la célula que se unen al gen y afectan la actividad. Y podría haber cientos de lugares de unión ".
Compara el "lenguaje" utilizado en estos sitios regulatorios con la poesía.
"Puede ser Emily Dickinson, o Shakespeare o Allen Ginsberg; pero todos están usando 'palabras' para evocar pensamientos y emociones, para controlar el mensaje", dijo. "A medida que entramos en una era donde las secuencias de ADN de humanos enteroslas poblaciones son cada vez más accesibles, nos gustaría saber la importancia funcional de los cambios en las regiones reguladoras de genes ".
Arnosti realizó el estudio con Rupinder Sayal, ahora profesor asistente de bioquímica en la Universidad DAV India; Jacqueline Dresch, ahora profesora de matemáticas en la Universidad Clark; e Irina Pushel, ahora investigadora predoctoral en el Instituto Stowerspara investigación médica.
El equipo estudió un conjunto de proteínas reguladoras responsables de activar y desactivar genes en el embrión de Drosophila. Un factor regulador llamado Dorsal controla una red de genes cruciales para el desarrollo de embriones de mosca de la fruta. Dorsal se une a la región reguladora o "potenciador"de un gen llamado romboide; el elemento ha sido bien estudiado y se sabe que es un ejemplo bastante típico de una región potenciadora. Dorsal está estrechamente relacionado con un gen crítico para la inmunidad humana, así como la inflamación en la enfermedad.
"Analizamos docenas de variantes de este gen y medimos cuantitativamente la expresión en aproximadamente 1,000 embriones, creando un conjunto de datos cuantitativos que podría usarse para entrenar modelos matemáticos, utilizando la optimización de parámetros", dijo Arnosti. "Nuestro estudio muestra que las propiedades reguladorasde proteínas de control específicas son accesibles mediante el uso de experimentos cuantitativos y modelos matemáticos ".
Al aplicar un conjunto de modelos, el equipo de investigación pudo identificar propiedades reguladoras conservadas en otras secuencias para "leer" el genoma.
"Usando este enfoque, eventualmente podremos hacer lo mismo que harías en la clase de inglés: toma un libro de haiku o Shakespeare y comprende que 'este es un poema de amor' o 'esta es una elegía"porque entenderemos cómo se usan las palabras, los elementos de ADN, en diferentes contextos para transmitir diferentes significados sobre la regulación de los genes", dijo Arnosti.
Se requerirán estudios similares para aprender cómo las mutaciones encontradas en el genoma pueden afectar la expresión génica, lo que lleva a un mejor diagnóstico y tratamiento de la enfermedad.
"Por ejemplo, podemos comparar la expresión génica en un tumor y en el tejido normal del mismo paciente para descubrir qué salió mal en esta red de genes", dijo Arnosti. "Tener el poder de leer el potencial regulador de las secuencias de ADN puede contribuiral uso de medicamentos de precisión: prescribir ciertos medicamentos o tratamientos que funcionarían específicamente en el cáncer de ese paciente ".
Esta investigación también podría contribuir a los estudios evolutivos para examinar y comprender los genomas donde no se han realizado investigaciones antes, revelando importantes propiedades reguladoras que pueden ayudar al desarrollo de nuevos productos o tratamientos de enfermedades.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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