Los científicos del Laboratorio Biológico MDI y la Universidad de Maine han descubierto que el material genético en la célula que anteriormente se consideraba "basura" debido a su aparente falta de función probablemente juega un papel en la regulación de los circuitos genéticos responsables de la regeneraciónanimales regenerativos.
Viravuth P. Yin, Ph.D., del Laboratorio Biológico MDI y Benjamin L. King, Ph.D., de la Universidad de Maine identificaron estos "ARN largos no codificantes" mediante el estudio de datos genómicos de animales altamente regenerativos incluidos enuna RegenDbase base de datos comparativa de modelos de regeneración desarrollada por el Laboratorio Biológico MDI
El descubrimiento de estos nuevos ARN no codificantes largos y su papel en la regulación de la regeneración puede dar lugar a una respuesta a la pregunta primordial que están examinando los científicos del Laboratorio Biológico MDI: si los animales altamente regenerativos como el pez cebra y las salamandras pueden regenerar tejidos yórganos, ¿por qué no podemos?
La respuesta podría algún día conducir al desarrollo de medicamentos para activar las vías latentes de los humanos para la regeneración. Como la mayoría de los otros mamíferos, la capacidad de regeneración en humanos adultos es limitada.
El artículo que describe los hallazgos de los científicos se publicó en un número reciente de npj medicinas regenerativas ne.
"Muchas enfermedades crónicas y degenerativas se caracterizan por una capacidad limitada para reparar y regenerar tejidos dañados", dijo Yin. "Al avanzar en nuestra comprensión de la regulación genética de la regeneración en animales altamente regenerativos, algún día podremos desencadenar la regeneraciónen humanos con drogas que manipulan estas vías "
El papel de los ARN no codificantes
En particular, los científicos analizaron el papel de los ARN no codificantes, o ARN que anteriormente se consideraban "basura" porque no producen proteínas, en las primeras etapas de la regeneración del corazón en el pez cebra, un pez de acuario común que es uno de loscampeones de la regeneración de la naturaleza.
el ARN, o ácido ribonucleico, generalmente actúa como un mensajero que transporta instrucciones desde el ADN, el portador de información genética, a la maquinaria en la célula que fabrica las proteínas involucradas en las funciones biológicas.
"Uno de los secretos para decodificar por qué el pez cebra puede regenerar sus corazones mientras que los humanos adultos no pueden mentir con estos ARN no codificantes", dijo King, autor principal del artículo. "Los genes que codifican proteínas en el pez cebra y en los humanos son más o menosmismo: lo que es diferente es cómo se regulan durante la regeneración mediante ARN no codificantes "
Los descubrimientos de Yin y King, así como otros avances recientes en el campo de la biología regenerativa, han sido permitidos por la introducción de herramientas genómicas sofisticadas que los científicos pueden usar para identificar las redes de genes responsables de orquestar el proceso complejode regeneración en animales altamente regenerativos.
Aplicando estas herramientas, los autores definieron un atlas integral de expresión génica de regeneración para la regeneración del corazón del pez cebra y anclaron los datos como un punto de referencia para la comparación con otros modelos. Mediante el análisis computacional, identificaron patrones compartidos y únicos de expresión génica en datos genómicosde varias especies.
"Se desconoce el papel biológico de más del 90 por ciento del material genético en la célula, lo que plantea la pregunta: ¿por qué está ahí?", Dijo Hermann Haller, MD, presidente del Laboratorio Biológico MDI. "Este descubrimiento extraordinario demuestrael poder de la biología computacional para mapear este paisaje genético inexplorado "
Yin y King estudiaron las funciones de dos tipos de ARN no codificantes - microARN y ARN no codificantes largos - en la regeneración del corazón del pez cebra.
Además de aclarar aún más el papel de los microARN, que se sabe que juegan un papel regulador en la regeneración del corazón, los científicos también caracterizaron el papel de los ARN no codificadores largos conocidos y previamente desconocidos y los genes que potencialmente regulan a través de búsquedas de proximidad genética que Kingllamado "culpa por asociación"
El siguiente paso es realizar estudios de un grupo selecto de ARN no codificantes largos en vertebrados con capacidades variables de regeneración para validar las funciones de las redes de genes diana que los científicos han identificado y probar hasta qué punto son estos ARN no codificadores largosresponsable de regular estas redes.
The RegenDbase: una 'Piedra Rosetta' para la regeneración
El documento también presentó RegenDbase, una nueva base de datos que permite a los científicos comparar y contrastar rutas reguladoras de genes dentro y a través de tejidos y modelos de investigación, con un enfoque en ARN no codificantes.
La base de datos se creó utilizando un nuevo conjunto de datos para la regeneración del corazón en el pez cebra creado en el Laboratorio Biológico MDI, así como datos existentes sobre múltiples tipos de tejidos lesionados de varias especies. La utilidad de la base de datos, que está disponible al público,se espera que crezca a medida que se agreguen más datos, incluso de tejidos humanos.
Yin compara la base de datos con la Piedra Rosetta, que en 1799 permitió a los lingüistas descifrar los jeroglíficos egipcios porque la información inscrita en ella también se presentaba en griego antiguo, un idioma conocido. Del mismo modo, la nueva base de datos está ayudando a los científicos a traducir el código genético pararegeneración de una especie a otra.
"Todo en biología viene con un manual de instrucciones", dijo Yin, explicando la analogía. "Si el manual para la regeneración está en el antiguo Egipto para el pez cebra y en griego para los mamíferos, podemos usar la base de datos para traducir los códigos al mismolenguaje para que podamos identificar los componentes que faltan en los mamíferos ".
La RegenDbase fue creada por el Laboratorio Biológico MDI bajo su premio de subvención del programa Centro de Excelencia en Investigación Biomédica COBRE. La institución fue designada como un centro de excelencia en investigación sobre la biología comparativa de la reparación, regeneración y envejecimiento de tejidos en 2013,una designación que se renovó recientemente.
La investigación fue apoyada por la subvención COBRE P20 GM104318 y por la subvención del Premio al Desarrollo Institucional IDeA P20 GM103423 del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales. Se brindó apoyo adicional a Yin mediante un premio de la Fundación Scott R. MacKenzie 17003 y unBeca de desarrollo científico de la American Heart Association 11SDG7210045.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio biológico de Mount Desert Island . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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