Una técnica de laboratorio de 50 años está ayudando a los investigadores a comprender mejor el ADN circular, un primo menos conocido y poco entendido de la versión lineal comúnmente asociada con el modelo genético de la vida.
Con la ayuda de un proceso llamado centrifugación en gradiente de densidad, un equipo de investigación, que incluía a científicos de la Universidad de Texas en Dallas y la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, publicó recientemente un estudio que por primera vez caracteriza todo el ADN circular enel gusano C. elegans , así como en tres tipos de células humanas.
¿Qué es el ADN circular?
Las moléculas de ADN que forman los genes y cromosomas en nuestras células son hebras en forma de cuerda, libres en ambos extremos y con forma de escalera retorcida o hélice. Ese ADN, llamado ADN cromosómico, se encuentra en el núcleo de cada célula y contieneinstrucciones genéticas necesarias para llevar a cabo funciones biológicas.
Pero otra población de ADN, llamada ADN circular extracromosómico, tiene forma de círculo, sin cabos sueltos, y existe independientemente del ADN lineal. Si bien los investigadores están comenzando a comprender mejor cómo funciona el ADN circular en los seres humanos, aún se desconoce mucho.El estudio, publicado recientemente en línea en la revista G3: genes, genomas y genética , encontró que diferentes variedades de células albergan diferentes conjuntos de ADN circulares.
"Lo interesante es que diferentes tipos de células parecen tener diferentes repertorios de estos círculos, incluso dentro de la misma persona", dijo el autor principal del estudio, el Dr. Massa Shoura, investigador posdoctoral de la Fundación Beckman en Stanford que obtuvo dos doctorados de la Universidad de Texas.Dallas. "No todos son iguales, los círculos en las células de tu piel pueden ser diferentes a los de mi piel".
'Circuloma' podría predecir enfermedades
Tanto en el gusano como en las células humanas, los investigadores observaron círculos que eran copias de regiones codificantes en el ADN cromosómico, regiones que contienen genes para producir proteínas específicas. Si bien los investigadores tienen algunas pistas sobre cómo se crea dicho ADN circular, ellos procesos exactos no se comprenden bien.
"Creemos que tienen diferentes funciones y diferentes mecanismos que las generan, pero se necesita mucho más estudio", dijo Shoura BS'08, MA'10, PhD'13, PhD'14. "Una de las cosas que 'Lo que estamos tratando de averiguar es si hay repertorios específicos de ADN circular, un término que acuñamos como el 'circuloma', que son específicos de diversas patologías, como el cáncer ".
Por ejemplo, Shoura y sus colegas están investigando si existen marcadas diferencias entre el circuloma en el tejido sano y el tejido del cáncer de colon de la misma persona. Si es así, el ADN circular ofrece un biomarcador de diagnóstico potencial para el cáncer.
"Para establecer el ADN circular como un biomarcador de enfermedades, primero tenemos que tener un método para separar de manera confiable y limpia el ADN circular de una muestra, purificándolo, de modo que sepamos que lo que estamos estudiando son solo los círculos,sin otros materiales genéticos mezclados ", dijo." Ahí es donde entra mi entrenamiento en UT Dallas ".
Lo viejo es nuevo otra vez
Antes de unirse al laboratorio de Stanford del premio Nobel Dr. Andrew Fire en 2015, Shoura era una estudiante graduada que trabajaba en UT Dallas en el laboratorio del Dr. Stephen Levene, Cecil H. e Ida Green Professor en Ciencias de Biología de Sistemas.estudio publicado en G3 , del cual Fire y Levene también fueron coautores, el equipo incorporó la experiencia de Levene y Shoura con una técnica de laboratorio de la vieja escuela llamada centrifugación en gradiente de densidad. Desarrollado hace 50 años, y ahora, según Levene, rara vez se usa.separa el ADN según la densidad.
Levene y Shoura dijeron que la técnica gira en torno a métodos de análisis más modernos.
"He estado usando esta técnica de aislamiento de ADN desde que era un estudiante de posgrado y todavía creo que es el mejor método para recuperar una muestra limpia de ADN circular", dijo Levene, profesor de bioingeniería que también está afiliado a los departamentosde ciencias biológicas y física en UT Dallas.
En el proceso, el ADN se mezcla con una solución de sal densa que contiene cloruro de cesio en un tubo de ensayo pequeño, junto con un tinte que se une tanto al ADN lineal como al ADN circular. El tinte se une de manera diferente a cada tipo de ADN, lo que resulta en elEl ADN es menos denso que el ADN circular. Cuando la muestra se centrifuga en una ultracentrífuga a altas velocidades, alrededor de 120.000 rpm, el ADN circular de mayor densidad se concentra en una banda cerca del fondo del tubo.
Los investigadores también sometieron sus muestras a métodos de purificación adicionales y más modernos para garantizar aún más una muestra limpia de ADN circular. "Este estudio muestra claramente que el ADN circular es parte del genoma; desempeña un papel en el procesamiento normal del ADN", dijo Shoura."Cuanto más lo estudiamos, aprendemos que el genoma humano es más dinámico de lo que pensamos".
El trabajo fue financiado principalmente por los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Nacional de Ciencias.
Científico preparado para la carrera de UTD
La Dra. Massa Shoura le da crédito a UT Dallas por brindarle las herramientas y la experiencia para promover su carrera investigadora. Obtuvo una licenciatura y una maestría en ciencias biológicas de la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas, y completó doctorados en biología molecular y celular,bioingeniería, ambos bajo la dirección de Levene.
"Si yo fuera un estudiante de posgrado ahora en algún lugar además de UT Dallas, es posible que no supiera qué son los gradientes de cloruro de cesio y no los habría usado para beneficiar mi investigación", dijo Shoura. "Todavía no hay muchos laboratorios queutilizan esta técnica, y las que no la han optimizado para trabajar con muestras extremadamente pequeñas, como ha hecho el Dr. Levene.
"Lo que logré en el laboratorio de Levene fue mucho trabajo interdisciplinario en química, matemáticas, física y simulación por computadora, todo aplicado al ADN", dijo Shoura. "No soy un experto en estos campos, pero al ser unpoco familiarizado con cada uno, soy más capaz de identificar una herramienta o un colaborador que pueda ayudar en un nuevo problema ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Dallas . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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