Un nuevo estudio muestra un papel inesperado y crucial de la arquitectura del genoma en la determinación del destino celular. El trabajo representa un avance importante en nuestra comprensión de la regulación génica y revela una nueva capa de complejidad que debe estudiarse para interpretar adecuadamente la genómica y la expresión génica enel futuro: un ejemplo de cuán arriesgada es la ciencia fundamental con enfoques innovadores conduce a avances sorprendentes e importantes en el conocimiento.
Los científicos llevan mucho tiempo leyendo el código de la vida, el genoma, como una secuencia de letras, pero ahora los investigadores también han comenzado a explorar su organización tridimensional. En un artículo publicado en Genética de la naturaleza , un equipo de investigación interdisciplinario de científicos del Centro para la Regulación Genómica CRG, incluido un grupo del Centro Nacional de Análisis Genómico CNAG-CRG, en Barcelona, España, muestra que la organización tridimensional del genomajuega un papel clave en la expresión génica y, en consecuencia, en la determinación del destino celular.
Todo comenzó con el proyecto 4D Genome, una iniciativa de investigación ambiciosa e innovadora financiada por una subvención Synergy del Consejo Europeo de Investigación destinada a comprender cómo la organización espacial del genoma contribuye a las decisiones tomadas por las células. Lo que los científicos querían averiguar era siLa arquitectura del genoma desempeña una función activa o si es un mero efecto secundario de la actividad del genoma. El modelo que utilizó el equipo 4D Genome fue la reprogramación celular, un proceso que permite a los científicos revertir los glóbulos blancos a un estado de pluripotencia por el cual estoslas células pueden diferenciarse en cualquier otro tipo de células.Las proteínas que controlan la actividad genética conocidas como factores de transcripción juegan un papel clave en este proceso, que el equipo de Genoma 4D estudió en gran detalle, evaluando cómo inducen cambios en la expresión génica, modificaciones de la cromatina.la estructura alrededor de la cual se envuelve el ADN, y los cambios en la organización 3D del genoma.
Comprender cómo se forman las células madre y cómo pueden convertirse en diferentes tipos de células es un desafío importante en la biología moderna. Se sabe desde los años cincuenta que todas las células especializadas en el cuerpo contienen el mismo genoma. Entonces, lo que distingue a unoLa respuesta es que las diferentes células leen la información contenida en diferentes partes del genoma. La maquinaria necesaria para lograr este recuerdo selectivo de la información reside principalmente en los llamados "factores de transcripción", moléculas que activan o desactivan los genes.otras moléculas también están involucradas en este proceso, incluidos los reguladores epigenéticos que ayudan a empaquetar densamente el genoma en el núcleo de una célula, o desempaquetarlo localmente para permitir la expresión génica.equipo. Con esta herramienta de precisión en la mano, pudieron estudiar la dinámica de la organización del genoma comparando los cambios en la arquitectura del genoma and transcripción en diferentes momentos durante la reprogramación.
"Esperábamos que los factores de transcripción primero activaran ciertos genes, que luego podrían forzar una reorganización de la estructura 3D del cromosoma. Sorprendentemente, lo que encontramos es que en una gran proporción del genoma, los factores de transcripciónen realidad estaban promoviendo esta reorganización antes de que se activaran los genes ", explica Ralph Stadhouders, coautor del artículo junto con el biólogo computacional Enrique Vidal.
"Nuestro artículo muestra que los factores de transcripción pueden desempeñar un papel completamente nuevo en la reprogramación celular: no solo activan y desactivan los genes, sino que también promueven los cambios arquitectónicos necesarios para modificar la expresión génica", afirma Thomas Graf, líder senior del grupo CRGy el investigador principal de este estudio. "Puede tener implicaciones relevantes para los investigadores de todo el mundo que estudian la regulación génica en general, ya que ahora sabemos que no se puede ignorar la organización a gran escala del genoma. También plantea nuevas preguntas sobre cómo estos grandes cambios pueden serprovocado: posiblemente nuevos mecanismos, quizás incluso nuevas maquinarias que son necesarias para cambiar ciertas áreas del genoma "refleja Graf.
La combinación perfecta: arriesgada + ciencia fundamental interdisciplinaria
Los hallazgos reportados en Genética de la naturaleza indique que la arquitectura del genoma tiene un valor informativo importante para controlar la expresión génica durante la reprogramación celular y, por lo tanto, es necesaria para las funciones especializadas de una célula. "Solo estamos rascando la superficie de lo que podría ser un mecanismo crítico aún no reconocido por el cual las células regulanla expresión génica "dice el investigador co-principal y profesor de investigación ICREA en CNAG-CRG, Marc A. Martí-Renom." El nuevo descubrimiento también podría ser fundamental para el desarrollo y para algunas enfermedades y cáncer relacionados con el desarrollo ", concluye.
Nuevamente, este es un ejemplo de cómo la ciencia arriesgada con enfoques innovadores e interdisciplinarios conduce a resultados sorprendentes y relevantes para avanzar en el conocimiento. En este caso, cuatro laboratorios en el Centro de Regulación Genómica incluido uno CNAG-CRG aprovecharon al máximode su experiencia y capacidades diversas para abordar cuestiones fundamentales en biología del genoma con el apoyo de una subvención de sinergia ERC de 13M €. "Promover y apoyar la investigación fundamental es crucial para avanzar en el conocimiento. Estamos orgullosos de que nuestro proyecto ya esté proporcionando las primeras respuestas a lapregunta candente sobre cómo la organización 3D del genoma da forma a la regulación del genoma ", coinciden los cuatro líderes del grupo que participan en el proyecto 4D Genome: Thomas Graf, Marc A. Martí-Renom, Guillaume Filion y Miguel Beato.
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Materiales proporcionado por Centro de Regulación Genómica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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