El nuevo mapa rompe con la antigua forma de estudiar los genes uno a la vez, mostrando cómo los genes interactúan en grupos para arrojar luz sobre las raíces genéticas de las enfermedades.
Investigadores del Centro Donnelly de la Universidad de Toronto han creado el primer mapa que muestra la red de interacción genética global de una célula. Comienza a explicar cómo miles de genes se coordinan entre sí para orquestar la vida celular.
El estudio fue dirigido por la U de los profesores Brenda Andrews y Charles Boone, y el profesor Chad Myers de la Universidad de Minnesota-Twin Cities. Abre la puerta a una nueva forma de explorar cómo los genes contribuyen a la enfermedad con potencial de desarrolloterapias finamente ajustadas. Los hallazgos se publican en la revista ciencia .
"Hemos creado una guía de referencia sobre cómo trazar las interacciones genéticas en una célula", dijo Michael Costanzo, investigador asociado en el laboratorio Boone y uno de los investigadores que encabezó el estudio. "Ahora podemos decir qué tipo depropiedades a buscar en la búsqueda de genes altamente conectados en redes genéticas humanas con el potencial de impactar enfermedades genéticas ".
El estudio tardó 15 años en completarse y se suma al rico legado científico de Andrews por el cual fue galardonada como Compañera de la Orden de Canadá.
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Así como las sociedades en el mundo están organizadas desde países hasta comunidades locales, los genes en las células operan en redes jerárquicas para organizar la vida celular. Los investigadores creen que si queremos entender lo que hacen 20,000 genes humanos, primero debemos descubrir cómoestán conectados entre sí
Los estudios en células de levadura primero mostraron la necesidad de mirar más allá del efecto individual de un gen para comprender su papel. Con 6,000 genes, muchos de los cuales también se encuentran en humanos, las células de levadura son un sustituto relativamente simple pero poderoso para las células humanas.
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Hace más de una década, un consorcio internacional de científicos eliminó por primera vez cada gen de levadura, uno por uno. Se sorprendieron al descubrir que solo uno de cada cinco era esencial para la supervivencia. No fue sino hasta el año pasado que los avances en la edición de genesLa tecnología permitió a los científicos abordar la pregunta equivalente en las células humanas. Reveló la misma respuesta: una mera fracción de genes también es esencial en las células humanas.
Estos hallazgos sugirieron que la mayoría de los genes están "protegidos" para proteger a la célula de las mutaciones y el estrés ambiental. Para comprender cómo funciona este buffer, los científicos tuvieron que preguntar si las células pueden sobrevivir al perder más de un gen a la vez, y tuvieron queprobar millones de pares de genes.
Andrews, Boone y Myers lideraron el trabajo pionero en células de levadura eliminando dos genes a la vez en combinaciones de pares. Intentaron buscar pares de genes que sean esenciales para la supervivencia. Esto requirió robots personalizados y un estado-tubería automatizada de última generación para analizar casi todos los alucinantes 18 millones de combinaciones diferentes.
El mapa de levadura identificó genes que trabajan juntos en una célula. Muestra cómo, si se pierde una función genética, hay otro gen en el genoma para cumplir su función. Considere una analogía de bicicleta: una rueda es similar a un gen esencial -- sin ella, no podrías andar en bicicleta. ¿Pero los frenos delanteros? Bueno, mientras los frenos traseros funcionen, es posible que puedas salir adelante. Pero si perdieras ambos frenos, te diriges aproblema.
Los genetistas dicen que los frenos delanteros y traseros son "letales sintéticos", lo que significa que perder ambos, pero no uno, causa la muerte. Los pares de genes letales sintéticos son relativamente raros, pero porque tienden a controlar el mismo proceso en la célula,revelan información importante sobre genes de los que no sabemos mucho. Por ejemplo, los científicos pueden predecir lo que hace un gen inexplorado en la célula simplemente en función de sus patrones de interacción genética.
Cada vez es más claro que los genes humanos también tienen una o más copias de seguridad funcionales. Por lo tanto, los investigadores creen que en lugar de buscar genes subyacentes de enfermedades individuales, deberíamos buscar pares de genes. Eso es un gran desafío porque significa examinar unos 200 millonesposibles pares de genes en el genoma humano para asociación con una enfermedad.
Afortunadamente, con el conocimiento del mapa de levadura, los investigadores ahora pueden comenzar a mapear las interacciones genéticas en las células humanas e incluso expandirlas a diferentes tipos de células. Junto con secuencias de genoma completo y parámetros de salud medidos por nuevos dispositivos personales,finalmente debería ser posible encontrar combinaciones de genes que subyacen a la fisiología y la enfermedad humana.
"Sin nuestros muchos años de análisis de redes genéticas con levadura, no hubieras sabido hasta qué punto las interacciones genéticas conducen la vida celular o cómo comenzar a mapear una red genética global en células humanas", dijo Boone, quien también esprofesor en el departamento de genética molecular de U of T y codirector del programa de Redes Genéticas en el Instituto Canadiense de Investigación Avanzada CIFAR y tiene la Cátedra de Investigación de Canadá en Proteómica, Bioinformática y Genómica Funcional. Hemos probado el método hasta completarlo ensistema modelo para proporcionar la prueba de principio de cómo abordar este problema en las células humanas. No hay duda de que funcionará y generará una gran cantidad de información nueva ".
El concepto de letalidad sintética ya está cambiando el tratamiento del cáncer debido a su potencial para identificar objetivos farmacológicos que solo existen en las células tumorales. Las células cancerosas difieren de las células normales en que tienen genomas revueltos llenos de mutaciones. Son como una bicicleta sinun conjunto de frenos. Si los científicos pudieran encontrar los genes de reserva altamente vulnerables en el cáncer, podrían apuntar a medicamentos específicos para destruir solo las células que están enfermas, dejando intactas las sanas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Toronto . Original escrito por Jovana Drinjakovic. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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