Cada célula de nuestro cuerpo tiene el mismo conjunto de genes o genoma y puede convertirse en cualquier tipo de célula. Durante el desarrollo, el epigenoma media el proceso que lleva a una célula a convertirse en una célula de la piel o una neurona, por ejemplo.Si el genoma es como el hardware de una computadora, entonces el epigenoma es el software que activa ciertos genes y desactiva otros para dar lugar a una célula de la piel, y activa o desactiva otros genes para establecer la célula en un camino para convertirse en una neurona.
El epigenoma está codificado en gran medida como un conjunto de modificaciones químicas específicas del tipo de célula del ADN llamadas metilaciones de ADN. En este estudio publicado en la revista ciencia , un equipo de investigadores del Proyecto de Epigenómica de la Hoja de Ruta de los Institutos Nacionales de Salud descubrió que la metilación del ADN implicada en la regulación de genes es en gran parte digital y estocástica, con copias maternas y paternas de genes en cada célula activadas o desactivadas una cierta fracción de tiempo.
"Buscamos comprender mejor un mecanismo celular de regulación génica llamado metilación dependiente de secuencia, alelo-específica o SD-ASM", dijo el autor correspondiente Dr. Aleksandar Milosavljevic, profesor de genética molecular y humana y codirector de la Computationaly el Centro de Investigación Biomédica Integrativa del Baylor College of Medicine. "Utilizamos un método llamado secuenciación de bisulfito de genoma completo WGBS que nos permitió ver la regulación de genes con resolución de molécula única en una multitud de tipos de células humanas. Pudimos determinardiferencias epigenómicas en el mismo gen en los cromosomas maternos y paternos en células individuales. Pudimos ver cosas que no se podían ver antes ".
Utilizando este enfoque de alta resolución, Milosavljevic y sus colegas descubrieron que la regulación génica mediada por SD-ASM funciona de manera similar a la de un termostato doméstico, pero tiene características únicas. Un termostato tiene una temperatura predeterminada a la que el aire acondicionadola máquina se encenderá. La máquina de CA se apagará cuando la temperatura esté por debajo del valor predeterminado, por ejemplo 74 grados. El proceso es digital, lo que significa que la máquina de CA está encendida o apagada, no hay niveles intermedios de actividad.Los investigadores descubrieron que, al igual que un termostato doméstico, este mecanismo de regulación genética también es digital; activa o desactiva un gen durante una fracción del tiempo y no hay niveles intermedios de actividad.
"También descubrimos que este proceso de regulación génica es estocástico", dijo Milosavljevic, quien también es miembro del Centro Integral de Cáncer Dan L Duncan de Baylor. "Volviendo a la analogía del termostato, en un termostato normal, la probabilidad de ACencendido cuando la temperatura alcanza el valor preestablecido de 74 grados es del 100 por ciento. En un termostato estocástico, por otro lado, la probabilidad de que la máquina de CA se encienda aumenta a medida que la temperatura alcanza los 74 grados, pero no es del 100 por ciento una vez que la temperaturase alcanza. Todavía existe la posibilidad de que la CA no se encienda a 74 grados, pero la probabilidad de que la CA se encienda es mayor a medida que aumenta la temperatura ".
En el caso del mecanismo de regulación génica, las variantes genéticas específicas que controlan los genes paternos y maternos pueden representar diferentes 'valores de temperatura preestablecidos' en la analogía de los termostatos, causando diferencias en el grado en que los genes maternos y paternos se expresan en cada célula humana.
"Por ejemplo, para un gen particular en una neurona, el 'termostato' genético de la madre puede configurarse para 'activar el gen a 73 grados' y el paterno a 74 grados. Eso significa que los genes paternos y maternos sonse activó de manera diferente y eso crea un desequilibrio entre las dos copias de ese gen ", dijo Milosavljevic." Encontramos que entre el 5 y el 8 por ciento del epigenoma muestra este tipo de desequilibrio ".
Las implicaciones de estos hallazgos se extienden a varios campos biomédicos.
"Por ejemplo, nuestros hallazgos pueden agregar otra capa de complejidad que hasta ahora no se ha tenido en cuenta en ciertas enfermedades humanas intrincadas. Si agregamos esta capa de complejidad, podríamos entender mejor cómo los genes sensibles a la dosis pueden"Contribuye a las enfermedades humanas que hasta ahora han sido difíciles de abordar, como los trastornos neuropsiquiátricos", dijo Milosavljevic. "Este trabajo está destinado a proporcionar información sobre una nueva capa importante de complejidad biológica y, con suerte, crear la base para la investigación posterior de enfermedades específicas."
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Materiales proporcionados por Baylor College of Medicine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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