Los científicos de EPFL han llevado a cabo un estudio genómico y evolutivo de una familia grande y enigmática de proteínas humanas, para demostrar que es responsable de aprovechar los millones de elementos transponibles en el genoma humano. El trabajo revela el gen en gran parte específico de la especie.redes reguladoras que impactan toda la biología humana, tanto en salud como en enfermedad.
El genoma humano contiene millones de secuencias derivadas de los llamados elementos transponibles, unidades genéticas que "saltan" alrededor de todo el genoma. Considerados durante mucho tiempo como ADN basura, los elementos transponibles ahora se reconocen como influyentes en la expresión de genes. Sin embargo, el alcancede esta regulación y cómo se aprovecha hasta ahora eran desconocidos.Los científicos de EPFL ahora han examinado por primera vez una familia de ~ 350 proteínas humanas, demostrando que establecen una interacción compleja con elementos transponibles para crear redes reguladoras de genes en gran medida específicas para humanos.. Publicado en Naturaleza , el trabajo también rastrea la historia evolutiva de estas proteínas y abre una nueva dimensión en genética y medicina.
El laboratorio de Didier Trono en EPFL reveló hace unos años que una proteína que sirve como cofactor para muchas KZFP proteínas de dedos de zinc que contienen KRAB estuvo involucrada en silenciar elementos transponibles durante los primeros días de embriogénesis. Ahora él y suLos colaboradores han llevado a cabo un análisis exhaustivo de KZFP humanos, volviendo sobre su historia evolutiva e identificando sus objetivos genómicos.
Los científicos combinaron filogenética, el estudio de las relaciones evolutivas entre diferentes especies, con genómica, el estudio de cómo el genoma de un organismo condiciona su biología. Al comparar los genomas de 203 vertebrados, primero rastrearon el origen de los KZFPa un ancestro común de los tetrápodos animales de cuatro patas y el celacanto, un pez que evolucionó hace más de 400 millones de años. Esta conservación evolutiva del sistema de elementos transponibles KZFP insinúa su importancia fundamental.
El equipo de Trono trazó los objetivos genómicos de la mayoría de los KZFP humanos y descubrió que la mayor fracción reconoce los elementos transponibles. "La gran mayoría de los KZFP se une a motivos específicos en elementos transponibles", dice Trono. "Para cada KZFP pudimosasigne un subconjunto de elementos transponibles, y también descubrió que un elemento transponible a menudo puede interactuar con varios KZFP. Es un sistema altamente combinatorio y versátil ".
Los científicos de EPFL finalmente demostraron que los KZFP pueden convertir elementos transponibles en plataformas reguladoras exquisitamente ajustadas que influyen en la expresión de genes, lo que probablemente ocurre en todas las etapas de desarrollo y en todos los tejidos humanos.
"Después de surgir hace unos 420 millones de años, los KZFP evolucionaron rápidamente de una manera específica de linaje, paralela a la invasión de genomas del huésped por elementos transponibles", dice Trono.en gran medida propio de nuestra especie o al menos restringido a los primates: cuanto más lejos en la evolución, menos similitudes ".
Los datos del estudio demuestran que KZFP se asocia con elementos transponibles para crear lo que los autores llaman "una capa de regulación epigenética en gran medida restringida por especies". La epigenética se refiere a procesos biológicos, principalmente modificaciones bioquímicas del ADN y sus proteínas asociadas.- que condicionan la expresión o represión de los genes. Como campo, la epigenética ha cobrado importancia en los últimos años, revelando una complejidad y elegancia inimaginables en genética.
"Los KZFP contribuyen a hacer que la biología humana sea única", dice Trono. "Junto con sus objetivos genómicos, es probable que influyan en todos los eventos en la fisiología y patología humana, y lo hacen al ser en gran medida específicos de la especie: el sistema general existe enmuchos vertebrados, pero la mayoría de sus componentes son diferentes en cada caso ". Los resultados de este trabajo ayudarán a los científicos a identificar posibles deficiencias de los modelos animales actuales y construir una imagen más precisa de cómo funcionan los genes en los humanos.
"Este documento levanta la tapa de algo que había sido en gran medida insospechado: la tremenda dimensión específica de la especie de la regulación de genes humanos", dice Trono. "Tiene profundas implicaciones para nuestra comprensión del desarrollo humano y la fisiología, y nos da una notableuna gran cantidad de recursos para examinar cómo las alteraciones de este sistema pueden provocar enfermedades como el cáncer ".
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Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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