Los científicos han determinado las primeras estructuras 3D de genomas de mamíferos intactos a partir de células individuales, mostrando cómo el ADN de todos los cromosomas se pliega intrincadamente para encajar dentro de los núcleos celulares.
Investigadores de la Universidad de Cambridge y del Laboratorio de Biología Molecular del MRC utilizaron una combinación de imágenes y hasta 100.000 mediciones de dónde están las diferentes partes del ADN cercanas entre sí para examinar el genoma en una célula madre embrionaria de ratón. Células madreson 'células maestras', que pueden desarrollarse, o 'diferenciarse', en casi cualquier tipo de célula dentro del cuerpo.
La mayoría de las personas están familiarizadas con la conocida forma 'X' de los cromosomas, pero de hecho los cromosomas solo adquieren esta forma cuando la célula se divide. Con su nuevo enfoque, los investigadores ahora han podido determinar las estructuras de los cromosomas activosdentro de la célula y cómo interactúan entre sí para formar un genoma intacto. Esto es importante porque el conocimiento de la forma en que el ADN se pliega dentro de la célula permite a los científicos estudiar cómo los genes específicos y las regiones de ADN que los controlan interactúan entre sí.La estructura del genoma controla cuándo y con qué fuerza los genes regiones particulares del ADN se activan o desactivan, lo que desempeña un papel fundamental en el desarrollo de los organismos y también, cuando falla, en la enfermedad.
Los investigadores han ilustrado la estructura en videos adjuntos, que muestran el genoma intacto de una célula madre embrionaria de ratón en particular. En la película, arriba, cada uno de los 20 cromosomas de la célula tiene un color diferente.
En un segundo video, las regiones de los cromosomas donde los genes están activos están coloreadas de azul, y las regiones que interactúan con la lámina nuclear una densa red fibrilar dentro del núcleo están coloreadas de amarillo. La estructura muestra que el genoma está organizado de tal manera quelas regiones genéticas más activas están en el interior y separadas en el espacio de las regiones menos activas que se asocian con la lámina nuclear. La segregación constante de estas regiones, de la misma manera en cada célula, sugiere que estos procesos podrían impulsar el plegamiento de cromosomas y genomas.y así regular importantes eventos celulares como la replicación del ADN y la división celular.
El profesor Ernest Laue, cuyo grupo en el Departamento de Bioquímica de Cambridge desarrolló el enfoque, comentó: "Saber dónde están todos los genes y elementos de control en un momento dado nos ayudará a comprender los mecanismos moleculares que controlan y mantienen su expresión.
"En el futuro, podremos estudiar cómo cambia esto a medida que las células madre se diferencian y cómo se toman las decisiones en las células madre en desarrollo individuales. Hasta ahora, solo hemos podido observar grupos o 'poblaciones', de estas células y, por lo tanto, no han podido ver las diferencias individuales, al menos desde el exterior. Actualmente, estos mecanismos no se comprenden bien y comprenderlos puede ser clave para realizar el potencial de las células madre en la medicina ".
La investigación, realizada por científicos de los Departamentos de Bioquímica, Química y el Instituto de Células Madre Wellcome-MRC de la Universidad de Cambridge, junto con colegas del Laboratorio de Biología Molecular MRC, se publica hoy en la revista Naturaleza .
El Dr. Tom Collins, del equipo de Genética y Ciencias Moleculares de Wellcome, dijo: "Visualizar un genoma en 3D con un nivel de detalle sin precedentes es un emocionante paso adelante en la investigación y uno que se ha estado preparando durante muchos años. Este detalle revelará algunosde los principios subyacentes que gobiernan la organización de nuestros genomas, por ejemplo, cómo interactúan los cromosomas o cómo la estructura puede influir en la activación o desactivación de los genes. Si podemos aplicar este método a células con genomas anormales, como las células cancerosas,poder comprender mejor qué es exactamente lo que sale mal para causar una enfermedad y cómo podemos desarrollar soluciones para corregirlo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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