Un nuevo estudio realizado por investigadores de ciencias básicas del Departamento de Ciencias Básicas y Biología Craneofacial de la Facultad de Odontología de la Universidad de Nueva York NYUCD buscó comprender cómo se inicia la expresión génica en el notocorda, el precursor evolutivo y del desarrollo de la columna vertebral.notochord es una estructura axial que proporciona señales de apoyo y patrones esenciales para el desarrollo en todos los embriones de cordados, incluidos los humanos.
"Un desafío principal de la biología moderna es comprender cómo se activan las constelaciones específicas de genes en diferentes células para dar lugar a distintos tejidos", dice la autora principal, la Dra. Anna Di Gregorio, profesora asociada en el Departamento de Ciencias Básicas y CraneofacialesBiología en NYUCD.
El estudio, "Brachyury, Foxa2 and the cis-Regulatory Origins of the Notochord", publicado el 18 de diciembre de 2015, en PLOS Genética , analiza las regiones de ADN que activan la expresión génica en la notocorda, llamados módulos reguladores cis de notocorda CRM, también conocidos como potenciadores. El documento presenta un análisis sistemático de CRM que comparten la propiedad distintiva de activar la expresión génicaen el notocordio.
La Dra. Di Gregorio y su equipo utilizaron como sistema modelo un organismo marino llamado Ciona comúnmente conocido como "chorro de mar", porque posee un notocordio manejable y un genoma simplificado, donde los CRM se pueden encontrar más rápido y más fácilmente.El Dr. Di Gregorio señala que los estudios sistemáticos de CRM son difíciles y requieren mucho tiempo en humanos y la mayoría de los otros cordados, y los CRM de notocorda aún no se han caracterizado en humanos. Durante la última década con Ciona, el laboratorio ha acumulado una colección de34 CRM de notocorda completamente caracterizados, el más grande en cualquier animal cordado.
En este último estudio, el equipo caracterizó 14 CRM de notocorda de Ciona Fig. 1, aisló las secuencias mínimas necesarias para su función y luego probó si estas secuencias mínimas podrían usarse para predecir CRM de notocorda relacionadas dentro de todo el genoma de Ciona.Además, evaluaron la conservación evolutiva de las secuencias de CRM entre dos especies de Ciona, y compararon la estructura de los CRM notochord Ciona con los pocos CRM notochord completamente caracterizados identificados en otros cordados, como ratones y peces cebra.
"Mientras estábamos analizando los CRM de Ciona, descubrimos que son similares a los CRM de notocorda que se habían identificado previamente en vertebrados", dijo el Dr. Di Gregorio. "Este hallazgo es significativo porque indica que esta investigación no está limitadaa Ciona pero se extiende a otros cordados, y muy probablemente a humanos ".
Durante el desarrollo humano, la notocorda es necesaria primero para la formación del sistema nervioso y varias estructuras. Más tarde durante el desarrollo, la notocorda se convierte en parte de la columna vertebral, donde forma un cojín necesario entre las vértebras. Los cómodos restos de la notocorda, yLos anillos que los sostienen son las estructuras que pueden deslizarse herniar y causar dolor de espalda. Si bien se sabe que numerosos genes se expresan en el notocorda, aún no está claro qué activa la expresión génica en esta estructura en particular y cómo.
El estudio aclaró que los CRM de notocorda contienen varias secuencias de ADN que están unidas por una clase particular de proteínas reguladoras, llamadas factores de transcripción. Los factores de transcripción específicos se unen a los CRM y activan la expresión génica en la notocorda.
"A pesar de las diferencias en la composición de los CRM de notocorda observados entre especies, y dentro de la misma especie, los sitios de unión para dos factores de transcripción, Brachyury y Foxa2, surgieron como características recurrentes de los CRM de notocorda desde chorros de mar hasta ratones, señala el Dr.Di Gregorio ". El presente estudio informa que estos factores de transcripción pueden trabajar sinérgicamente entre sí, pero también pueden encender la expresión de genes de notocorda mientras trabajan solos o en combinación con factores de transcripción adicionales de varias otras familias, como AP1, Sp1 / Klf, bHLH y otros "
Los investigadores señalan que lo poco que se sabe actualmente sobre los interruptores de notocorda humanos proviene de evidencia indirecta, como predicciones computacionales o bioquímicas.
"La identificación de componentes estructurales conservados evolutivamente de estos interruptores para la expresión del gen notocorda, como los sitios de unión para las proteínas reguladoras Brachyury y Foxa2", señala el Dr. Di Gregorio, "allana el camino para la identificación de mutaciones reguladoras en otrosanimales con notocorda, incluidos los humanos. Estas mutaciones afectan el desarrollo de la notocorda y, por lo tanto, la formación adecuada de la columna vertebral ".
En investigaciones posteriores, la Dra. Di Gregorio y su equipo planean traducir estos resultados al genoma humano, donde los estudios de mutaciones en CRM, y particularmente en CRM de notochord, aún están en sus inicios.
"La capacidad de identificar mutaciones en los CRM de notocorda podría permitirnos predecir la aparición de defectos de nacimiento, y eventualmente los CRM podrían usarse como objetivos terapéuticos para corregirlos", dijo.
"Hay un número creciente de patologías humanas que se remontan no a defectos en los genes, sino a defectos en los interruptores moleculares que controlan la expresión génica. Dichos defectos se denominan 'realcepatías', y nuestros estudios contribuyen al nuevo campode investigación biomédica que los investiga ", concluye el Dr. Di Gregorio.
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Materiales proporcionado por Universidad de Nueva York . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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