Han pasado casi 20 años desde que el genoma humano fue secuenciado por primera vez, pero los investigadores aún saben poco acerca de cómo se pliega y organiza el genoma dentro de las células. En un artículo que se publicará el 28 de agosto en el Revista de biología celular , investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign describen una nueva técnica que puede medir la posición de cada gen en el núcleo para construir una imagen en 3D de la organización del genoma.
La ubicación de los genes, ya sea que estén cerca del borde o del centro del núcleo, por ejemplo, puede tener efectos significativos en su actividad y, por lo tanto, la posición de un gen puede cambiar a medida que una célula se desarrolla o se enferma. Investigadorespuede examinar la posición de genes individuales usando un microscopio, pero determinar la posición de cada gen al mismo tiempo es imposible de esta manera.
Yu Chen, Andrew Belmont y sus colegas de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign ahora han desarrollado una técnica llamada secuenciación de amplificación de señal de tiramida TSA-Seq que permite medir simultáneamente la distancia de cada gen desde puntos de referencia nucleares específicos.El estudio se llevó a cabo en colaboración con el grupo de Jian Ma en la Universidad Carnegie Mellon y con investigadores del Instituto de Cáncer de los Países Bajos y la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern.
La técnica TSA-Seq implica apuntar una enzima, peroxidasa de rábano picante, a estructuras nucleares particulares, como la lámina nuclear que rodea el núcleo o gránulos que contienen proteínas llamadas motas nucleares que tienden a encontrarse en el centro del núcleoLa peroxidasa de rábano picante genera una molécula altamente reactiva llamada tiramida que puede usarse para etiquetar cualquier ADN en la vecindad de la enzima. Cuanto más cerca esté un gen de la enzima, más se marcará. Entonces, cuando los investigadores secuencian las células posteriormenteADN, pueden calcular qué tan cerca estaba cada gen de la estructura nuclear etiquetada con peroxidasa de rábano picante.
"TSA-Seq es el primer método del genoma capaz de estimar distancias reales de genes de subcompartimentos nucleares particulares", dice Chen.
Chen y sus colegas probaron su enfoque en las células de leucemia y descubrieron que los genes más cercanos a las motas nucleares tendían a ser más activos que los genes más cercanos a la lámina nuclear. De hecho, al examinar la posición de los genes vecinos, los investigadores pudieron rastrear secciones enterasde cromosomas que salieron de la periferia nuclear hacia manchas en el centro del núcleo. Se desconoce la función de las manchas nucleares, pero las regiones de los cromosomas cercanos a las manchas parecen ser "zonas calientes" de actividad genética.
"La lógica de esta organización nuclear aún no se ha determinado, pero nuestro modelo sugeriría que los movimientos cromosómicos de unos pocos cientos de nanómetros podrían tener una importancia funcional sustancial", dice Belmont. Un pequeño cambio en la posición de un gen para que quede cercaa una mota nuclear podría ser suficiente para mejorar dramáticamente la actividad del gen, por ejemplo.
Los investigadores dicen que la técnica aún necesita ser mejorada, pero esperan usar TSA-Seq para mapear las posiciones de los genes en otros tipos de células y examinar cómo cambian estas posiciones a medida que las células se desarrollan o enferman.
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Materiales proporcionados por Prensa de la Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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