Los científicos del Instituto de Investigación en Biomedicina IRB Barcelona han encontrado una explicación para una periodicidad en la secuencia de los genomas de todos los eucariotas, desde la levadura hasta los humanos. Los resultados publicados en la revista Cell ofrecen una explicación alternativa a labasado en la selección natural, que ha sido aceptada por la comunidad científica hasta la fecha.
Los investigadores demuestran que los procesos de reparación y daño del ADN pueden desempeñar un papel en la generación de la periodicidad de secuencia en los genomas de organismos eucariotas. Estos procesos están influenciados por la orientación de la estructura del ADN cuando esta molécula se empaqueta dentro del núcleo celular, por lo tantofavoreciendo una determinada composición con una naturaleza periódica en genomas eucariotas.
"La respuesta que proporcionamos permite una mejor comprensión de por qué nuestro genoma y el de otras especies se han convertido en lo que son hoy", dice Núria López-Bigas, directora del estudio y líder del laboratorio de Genómica Biomédica en el IRB Barcelona.
La periodicidad "misteriosa" del genoma
Desde que se conoció la secuencia del genoma humano y la de otros organismos como el ratón y la mosca de la fruta a principios del siglo XXI, algunos investigadores han observado una marcada periodicidad en la proporción de pares de bases que comprenden adenina A ytimina T. De hecho, se ha observado que la proporción de pares A / T es mayor cada 10 pares de bases.
Esta periodicidad se ha asociado con la forma en que el ADN se enrolla alrededor de los nucleosomas la forma de compactación más simple del ADN, en la que envuelve proteínas llamadas histonas. La explicación dada ha sido que la selección natural favorecería la aparición de bases A / T como estas basesproporcionaría a la estructura del ADN un mayor grado de flexibilidad, lo que le permitiría enrollarse alrededor de las histonas para formar nucleosomas.
las mutaciones tumorales proporcionan la clave
Al estudiar la distribución de mutaciones en más de 3.000 tumores humanos, el equipo de IRB Barcelona observó que las mutaciones también se acumulaban cada 10 pares de bases de ADN.
? "Al examinar la distribución de mutaciones a lo largo de los genomas en regiones en las que descartamos la presencia de selección, encontramos una marcada periodicidad de 10 pares de bases en el ADN que forma parte de los nucleosomas", explica Oriol Pich, estudiante de doctorado y galardonadode una beca del Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona BIST y primer autor del artículo.
La periodicidad de las mutaciones se produce porque la estructura del ADN empaquetado dentro del nucleosoma favorece la aparición de regiones que son propensas a sufrir daños y reparaciones. En consecuencia, estas regiones son más susceptibles a las mutaciones.
Luego, los investigadores centraron su atención en las mutaciones que se transmiten de una generación a otra, tanto en humanos como en plantas. Descubrieron que estas mutaciones hereditarias también se acumulaban cada 10 pares de bases.
Con este nuevo descubrimiento de cómo los nucleosomas afectan las mutaciones de ADN, los investigadores dedujeron que también podría explicar el desarrollo de la misteriosa periodicidad de la secuencia de genomas eucariotas.
Mutaciones a lo largo de millones de años de evolución
Los científicos del IRB Barcelona plantearon la hipótesis de que, como la mayoría de las mutaciones que obtenemos están en citosinas C que se convierten en timinas T, la mayoría de las regiones más propensas a mutar durante millones de años se han convertido en pares de bases A / T.
Para probar esta noción, los investigadores realizaron una simulación matemática de la evolución del genoma y demostraron que la periodicidad de la secuencia del genoma humano y la de otros eucariotas podría haber surgido de la tasa periódica de mutaciones.
"Estamos muy contentos de proporcionar a la comunidad científica esta explicación alternativa con respecto a la periodicidad", dicen Oriol Pich y Núria López-Bigas, quienes destacan la importancia de este tipo de investigación. "Es el conocimiento básico derivado de la investigación impulsada por la curiosidadeso nos permite lograr una mejor comprensión de la naturaleza ".
Sin embargo, los resultados del estudio no son solo un avance en cuanto a la comprensión actual del genoma humano, sino que también explican cómo los tumores adquieren mutaciones. Este conocimiento es relevante para identificar mutaciones que son relevantes para el desarrollo del tumor, otro campo de especialización deGrupo López-Bigas.
Este estudio es un ejemplo de cómo la investigación básica puede generar nuevos conocimientos científicos. El trabajo ha sido financiado por el Consejo Europeo de Investigación, a través de una beca Consolidator "otorgada a Núria López-Bigas, por el Ministerio de Ciencia, a través de FEDER,y por el Gobierno catalán.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación en Biomedicina IRB Barcelona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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