Los investigadores de UConn han secuenciado el ARN del gen más complicado conocido en la naturaleza, utilizando un secuenciador portátil no más grande que un teléfono celular.
Si el ADN es el modelo de la vida, el ARN es el contratista de construcción que lo interpreta, por lo que la secuenciación del ARN le dice lo que realmente está sucediendo dentro de una célula.
Los genomicistas Brenton Graveley del Instituto de Genómica de Sistemas de la UConn, el becario postdoctoral Mohan Bolisetty y el estudiante de posgrado Gopinath Rajadinakaran se asociaron con Oxford Nanopore Technologies con sede en el Reino Unido para demostrar que el secuenciador de nanoporos MinION de la compañía puede secuenciar genes más rápido, mejor y en uncosto mucho menor que la tecnología estándar. Publicaron sus hallazgos el 30 de septiembre en biología del genoma .
Si su genoma fuera una biblioteca y cada gen fuera un libro, algunos genes serían lecturas sencillas, pero algunos serían más como una novela de "Elija su propia aventura". Los investigadores a menudo quieren saber qué versión del gen es realmenteexpresado en el cuerpo, pero para genes complicados de elegir tu propia aventura, eso ha sido imposible.
Graveley, Bolisetty y Rajadinakaran resolvieron el rompecabezas en dos partes. La primera fue encontrar una mejor tecnología de secuenciación de genes. Para secuenciar un gen usando la tecnología antigua existente, los investigadores primero hacen muchas copias de ella, usandola misma química que usan nuestros cuerpos. Luego cortan las copias de los genes en pequeñas piezas, leen cada pequeña pieza y luego, comparando todas las diferentes piezas, tratan de descubrir cómo se unieron originalmente. La técnica depende de la probabilidadque no todas las copias se cortaron exactamente en las mismas piezas. Imagine ver diferentes escenas de una película, fuera de orden. Si luego vio la misma película, pero se cortó en escenas en lugares ligeramente diferentes, podría comparar las dos versiones yempezar a descubrir qué escenas se conectan a cuáles
Esa técnica no funcionará para los genes de elegir su propia aventura, porque si los copia de la forma en que lo hace el cuerpo, usando ARN, cada copia puede ser ligeramente, o muy, diferente de la siguiente.las versiones del mismo gen se llaman isoformas. Cuando las diferentes isoformas se cortan y secuencian, es imposible comparar con precisión las piezas y descubrir con qué versiones del gen comenzó.
Si el gen fuera una película, "no podrías decir que las escenas 1 y 2 estaban presentes juntas", dice Bolisetty.
Entonces, el año pasado, lo casi imposible de repente se hizo posible. Oxford Nanopore, una compañía con sede en el Reino Unido, lanzó su nuevo secuenciador de nanoporos, y ofreció uno al laboratorio de Graveley. El secuenciador de nanoporos, llamado MinION, funciona alimentando una sola cadena.de ADN a través de un pequeño poro. El poro solo puede contener cinco bases de ADN, las 'letras' que explican nuestros genes, a la vez. Hay cuatro bases de ADN, G, A, T y C, y 1,024 posiblescombinaciones de cinco bases. Cada combinación crea una corriente eléctrica diferente en el nanoporo. GGGGA produce una corriente diferente que AGGGG, que es diferente de nuevo a CGGGG. Al alimentar el ADN a través del poro y registrar la señal resultante, los investigadores pueden leer la secuencia deel ADN
Para la segunda parte de la solución, Graveley, Bolisetty y Rajadinakaran decidieron ir a lo grande. En lugar de secuenciar cualquier gen antiguo de elige tu propia aventura, eligieron el más complejo conocido, la molécula de adhesión celular del Síndrome de Down 1 Dscam1, que controla el cableado del cerebro en las moscas de la fruta.Dscam1 tiene el potencial de hacer 38.016 isoformas posibles, y cada mosca de la fruta tiene el potencial de hacer que cada una de ellas, aún se desconoce cuántas de estas versiones se hacen.
Dscam1 se ve así: X-12-X-48-X-33-X-2-X, donde X denota secciones que son siempre iguales, y los números indican secciones que pueden variar el número en sí mismo muestra cuántoshay diferentes opciones para esa sección.
Para estudiar cuántas isoformas diferentes de Dscam1 existen realmente en el cerebro de una mosca, los investigadores primero tuvieron que convertir el ARN de Dscam1 en ADN. Si el ADN es el libro o el conjunto de instrucciones, el ARN es el transcriptor que copia el libro para que puedaser traducido a una proteína. El ADN incluye las instrucciones para todas las 38,016 isoformas del gen Dscam1, mientras que cada ARN Dscam1 individual contiene las instrucciones para una sola. Nadie había usado un MinION para secuenciar copias de ARN, y aunque era probablepodría hacerse, demostrarlo y mostrar qué tan bien funcionó sería un avance sustancial en el campo.
Rajadinakaran tomó un cerebro de mosca de la fruta, extrajo el ARN, lo convirtió en ADN, aisló las copias de ADN de los ARN Dscam1, y luego las pasó por los nanoporos del MinION. En este experimento, no solo encontraron 7.899 de los 38.016 posiblesse expresaron las isoformas de Dscam1, pero también muchas más, si no es probable que se expresen todas las versiones.
"Mucha gente dijo 'El MinION nunca funcionará'", dice Graveley, "pero demostramos que funciona utilizando el gen más complicado conocido".
El estudio demuestra que la tecnología de secuenciación de genes ahora puede ser accedida por un rango mucho más amplio de investigadores de lo que era posible anteriormente, ya que MinION es relativamente económico y altamente portátil, por lo que casi no requiere espacio de laboratorio.
"Este tipo de trabajo de vanguardia coloca a UConn a la vanguardia del desarrollo tecnológico y fortalece nuestro portafolio de investigación genómica", dice Marc Lalande, director del Instituto de Genómica de Sistemas de UConn. "Además, gracias a las inversiones en genómica a través deEl Plan Académico de la Universidad, Brent Graveley, puede aprovechar su experiencia para que el profesorado y los estudiantes de nuestros campus compitan con éxito por los fondos de las subvenciones y emprendan proyectos de biociencia ".
Graveley hablará sobre la investigación en la reunión de la comunidad Oxford Nanopore MinION en el Centro del Genoma de Nueva York el 3 de diciembre.
En cuanto a los próximos pasos, los investigadores planean ir aún más lejos: secuenciar cada bit de ARN de principio a fin dentro de una sola célula, algo que no se puede hacer con secuenciadores genéticos tradicionales.
"Esta tecnología tiene un potencial increíble para transformar la forma en que estudiamos la biología del ARN y el tipo de información que podemos obtener", dice Graveley. "Además, el hecho de que el MinION es un secuenciador portátil que se conecta a una computadora portátil es simplemente increíble"¡frio!"
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Materiales proporcionado por Universidad de Connecticut . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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