A menudo se escucha sobre la multitud de genes que tenemos en común con chimpancés, pájaros u otras criaturas vivientes, pero tales comparaciones a veces son engañosas. El porcentaje compartido generalmente se refiere solo a genes que codifican instrucciones para producir proteínas, mientras se pasan por alto los genes reguladores, que sin embargo constituyen una gran parte del genoma ". Los humanos y los peces, por ejemplo, comparten aproximadamente el 70% de sus genes codificadores de proteínas, pero solo alrededor del 0,5% de una clase importante de genes reguladores, que dan lugar alos llamados ARN largos no codificantes, o lncRNA ", dice el Dr. Igor Ulitsky del Departamento de Regulación Biológica del Instituto de Ciencia Weizmann.
Los lncRNAs ARN de enlace pronunciado hasta hace poco recibían mucha menos atención que los genes codificadores de proteínas, pero ahora están demostrando ser de creciente interés para la ciencia. No solo hay hasta 20,000 genes de lncRNA en el genoma humano- aproximadamente el mismo número que los que codifican las proteínas - pero recientemente se ha revelado que los lncRNAs sirven como interruptores maestros en una amplia variedad de procesos biológicos. Activan y desactivan genes y afectan a otros genes reguladores, controlando el destino celular durantedesarrollo fetal, así como la división celular y la muerte en el organismo adulto. Por lo tanto, estos reguladores maestros pueden ser la clave para dilucidar o incluso tratar una variedad de enfermedades.
Para dar sentido a los lncRNA, los científicos están tratando de entender cómo aparecieron en el genoma y si pueden agruparse en clases según su actividad. En un estudio reciente publicado en la revista biología del genoma , Ulitsky y su equipo, los estudiantes de investigación Hadas Hezroni, Gali Housman y Zohar Meir, y los científicos del personal, los doctores Rotem Ben-Tov Perry y Yoav Lubelsky, lograron identificar una clase de lncRNA de mamíferos que habían evolucionado a partir de genes más antiguosasumiendo nuevas funciones.
Los científicos comenzaron con la suposición de que la evolución es un proceso económico: si un gen pierde su función, es probable que sea "reciclado" para diferentes propósitos en la célula ". Así como los ladrillos de un monumento en ruinas pueden ayudar a construiruna nueva casa, por lo que los genes que se dejaron de usar pueden encontrar nuevos roles en la célula en el curso de la evolución ", explica Ulitsky.
Los miembros de su equipo desarrollaron una serie de algoritmos que les permitieron encontrar tales genes "reciclados" en el genoma de los mamíferos. Primero, identificaron cerca de 1,000 genes que codifican proteínas en pollos, peces, lagartijas y otros vertebrados no mamíferos, perono en humanos, perros, ovejas y otros mamíferos. Los científicos plantearon la hipótesis de que al menos algunos de estos genes, después de perder su función de codificación de proteínas, comenzaron a fabricar lncRNA en mamíferos. Al comparar "vecindarios genéticos" en la vecindad de lncRNA y de genesque habían dejado de codificar proteínas, los investigadores revelaron que, de hecho, alrededor de 60 genes de lncRNA en mamíferos, o del 2% al 3% de lncRNAs compartidos por humanos y otras especies de mamíferos, parecen derivarse de genes ancestrales.en algunos casos similar al de los genes antiguos, pero han perdido su capacidad de codificación de proteínas.
"Es difícil saber qué causó que estos genes perdieran su potencial de codificación de proteínas hace más de 200 millones de años, cuando los mamíferos evolucionaron a partir de sus ancestros vertebrados", dice Ulitsky. "Pero el hecho de que estos genes se hayan conservado en elEl genoma durante tanto tiempo sugiere que desempeñan papeles importantes en la célula ".
La identificación de tales "fósiles" de genes que codifican proteínas en el genoma de los mamíferos facilitará un mayor estudio de los lncRNA humanos y, en última instancia, puede ayudar a los científicos a comprender lo que sucede cuando su función se interrumpe. Por ejemplo, los lncRNA ayudan a crear diferentes tipos de neuronas en el fetocerebro; su incapacidad para determinar adecuadamente el destino de estas neuronas puede contribuir a la epilepsia. Debido a que los lncRNA están involucrados en el control de la división celular, su mal funcionamiento puede estar implicado en el cáncer. Finalmente, la manipulación de los lncRNA puede permitir el tratamiento de ciertos trastornos genéticos.
explica Ulitsky: "En los últimos años, se descubrió que los lncRNA eran importantes para la activación o represión de genes relevantes para una variedad de trastornos. Algún día sería posible tratar estos trastornos dirigiéndose a los lncRNA para reprogramar todo el genredes reguladoras. Por ejemplo, en un estudio en ratones, investigadores del Baylor College of Medicine en Houston, Texas, habían evitado la progresión del síndrome de Angelman, causado por mutaciones en el cromosoma 15, al silenciar un lncRNA particular, para liberar la expresión de ungen que reprime "
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Weizmann . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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