Por primera vez, los investigadores han descifrado los programas genéticos que controlan el desarrollo de órganos principales en humanos y otros mamíferos seleccionados: monos rhesus, ratones, ratas, conejos y zarigüeyas, antes y después del nacimiento. Utilizando la próxima generación.Los biólogos moleculares de la Universidad de Heidelberg analizaron el cerebro, el corazón, el hígado, los riñones, los testículos y los ovarios y, a su vez, demostraron, entre otras cosas, que todos los órganos estudiados exhiben redes fundamentales y originales de actividad genética.se originó al principio de la evolución de los mamíferos hace más de 200 millones de años. En un segundo gran estudio, los científicos exploraron por primera vez los roles de desarrollo de una categoría de genes hasta ahora poco conocida pero grande, los llamados genes de ARN, que producen ácidos ribonucleicosy no proteínas, como los genes "normales".
Una interacción compleja y finamente sintonizada de la actividad de una gran cantidad de genes, también conocida como expresión génica, controla el desarrollo de un óvulo fertilizado a un organismo adulto. Anteriormente, la comprensión de estos programas genéticos esenciales en mamíferos erarestringido a genes de proteínas individuales y órganos específicos o fases de desarrollo. Además, la mayoría del trabajo anterior se centró en el ratón. "Los fundamentos genéticos que explican las diferencias en tamaño, estructura y función de los órganos en diferentes mamíferos eran en gran parte desconocidos", dice el profesorDr. Henrik Kaessmann, líder del grupo del equipo de investigación "Evolución funcional de genomas de mamíferos" en el Centro de Biología Molecular de la Universidad de Heidelberg ZMBH.
Para investigar completamente los programas de desarrollo, el equipo de Kaessmann recurrió a enfoques innovadores de alto rendimiento. Estas tecnologías de secuenciación de próxima generación NGS permiten analizar la expresión de todos los genes en el genoma respectivo al mismo tiempo. Usando NGS, más deSe leyeron 100 mil millones de fragmentos de expresión para genes de proteínas y ARN de varios órganos y mamíferos. "Esto nos permitió cuantificar y comparar las actividades genéticas cambiantes en el curso del desarrollo", explican la Dra. Margarida Cardoso-Moreira e Ioannis Sarropoulos, los primeros autores.de las dos publicaciones que describen los estudios.
Los análisis bioinformáticos de los datos se realizaron utilizando computadoras de alta potencia en el Centro de Computación de la Universidad de Heidelberg. Proporcionaron nuevos conocimientos sobre el control genético del desarrollo de órganos en mamíferos. Las redes fundamentales y originales de actividad genética que los investigadores descubrieron funcionan de manera similar ydeterminar procesos clave de desarrollo en todos los mamíferos estudiados, incluidos los humanos. Eso significa que estas redes moleculares ya controlaban el desarrollo de órganos de los primeros mamíferos hace 200 millones de años.
Los investigadores también encontraron una cantidad sorprendentemente grande de genes cuyos patrones de actividad se desviaban significativamente entre sí en las diversas especies de mamíferos. Estas diferencias, que surgieron durante el curso de la evolución, explican los rasgos específicos de los órganos de las especies respectivas.Por ejemplo, los investigadores de Heidelberg fueron capaces de identificar distintos patrones de expresión en los humanos que controlan el desarrollo del cerebro. Los científicos también descubrieron que un número sorprendentemente grande de genes de ARN están involucrados en el control del desarrollo de los órganos. Por lo tanto, este tipo de gen,que antes era difícil de caracterizar, juega un papel importante en el desarrollo de los mamíferos, enfatiza el profesor Kaessmann.
En sus estudios a gran escala, los investigadores de ZMBH identificaron un patrón de nivel superior en la secuencia de los programas genéticos. Si bien todavía eran muy similares en la fase temprana, es decir, prenatal, del desarrollo de órganos entre todos los mamíferos estudiados, ellosse desvió más y más a medida que pasó el tiempo. "Los rasgos de los órganos que caracterizan a una especie no se originan hasta más tarde durante el desarrollo", explica el profesor Kaessmann. "Al utilizar métodos moleculares modernos, pudimos confirmar por primera vez una hipótesis innovadora.en biología desde el siglo XIX. "El naturalista alemán báltico Karl Ernst von Baer 1792 a 1876 descubrió que los embriones de varias especies de mamíferos eran cada vez más difíciles de diferenciar cuanto más jóvenes eran.
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Materiales proporcionados por Universidad de Heidelberg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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