Una nueva técnica desarrollada por los científicos del Instituto Salk para mapear rápidamente regiones de ADN dirigidas por proteínas reguladoras podría dar a los científicos una idea de lo que hace que algunas plantas sean tolerantes a la sequía o resistentes a las enfermedades, entre otros rasgos.
Revelando este paisaje de zonas de unión a proteínas en el ADN, denominado colectivamente el "cistromo", muestra cómo las plantas controlan dónde y cuándo se expresan los genes. Los métodos anteriores para mapear el cistromo en las células vegetales eran difíciles y lentos, pero el nuevo enfoque,detallado en la edición del 19 de mayo de 2016 de Celda , supera esos obstáculos para ofrecer una visión amplia de este aspecto crítico de la regulación genética.
"Este es uno de los primeros esfuerzos para caracterizar globalmente todos los elementos reguladores en el genoma de una planta", dice el autor principal Joseph Ecker, profesor y director del Laboratorio de Análisis Genómico de Salk y titular de la Cátedra del Consejo Internacional de Salk en Genética ".Cistromo ha sido una información faltante para tratar de entender cómo funcionan las plantas ".
Gran cantidad de información en las células vegetales y animales está contenida en extensiones de "codificación" de ADN que tienen las instrucciones para producir proteínas, los caballos de batalla físicos de las células. Pero los investigadores se están dando cuenta cada vez más de que otras secciones del genoma tienen elementos que controlan cuándo y cuándocómo las células producen estas proteínas. Entre estos fragmentos de ADN "no codificantes" hay puntos donde las proteínas llamadas factores de transcripción se unen para gestionar la activación de los genes codificadores vecinos.
"Muchos estudios en humanos y modelos animales muestran que los cambios no codificantes son realmente importantes para comprender los trastornos hereditarios y enfermedades como el cáncer", dice Shao-shan Carol Huang, investigadora asociada de Salk y coautora del artículo ".Ser capaz de averiguar qué están haciendo estas regiones no codificantes en las plantas es igualmente crítico ".
En el pasado, los científicos podían determinar dónde solo uno o dos factores de transcripción a la vez se unían a los genomas de las plantas, pero los experimentos eran lentos. Ecker y sus colegas querían mapear por completo dónde estaban los cientos, o incluso miles,de los factores de transcripción conocidos se unen, por lo que necesitaban una forma más rápida de mapear los sitios.
Para lograr este mapeo de cistromo, los investigadores crearon un sistema donde podían agregar un factor de transcripción etiquetado a una biblioteca de ADN, dejar que se uniera y luego aislar todos los pares de ADN-proteína. El método, llamado secuenciación de purificación por afinidad de ADN DAP-seq, amplía enormemente la cantidad de información que los científicos pueden obtener sobre los factores de transcripción y sus sitios de unión.
"Nuestro sistema es económico y escalable", dice Ronan O'Malley, científico del personal del laboratorio de Ecker y coautor del artículo ". Nos permite capturar la colección completa de sitios de unión de transcripción para que tengamos unlibro de códigos completo ". Además, dijo, no requiere equipo de laboratorio sofisticado o especializado al que la mayoría de los laboratorios de plantas ya no tendrían acceso.
Para probar la utilidad de DAP-seq, Ecker, Huang, O'Malley y sus colegas mapearon dónde se unieron 529 factores de transcripción al genoma de Arabidopsis thaliana, la planta más estudiada por los científicos. Identificaron 2.7 millones de sitios de unión.luego repitió los experimentos usando ADN que contiene o no contiene metilación de citosina, un proceso de marcar la superficie del genoma con etiquetas químicas de metilo para inhibir o activar aún más los genes. Los patrones de unión de aproximadamente las tres cuartas partes de los factores de transcripción que probaron cambiaron.
"Esto nos permitió exponer sitios de unión que podríamos perder si no eliminamos la metilación. Con este enfoque podemos ver sitios de unión que pueden estar activos solo en un subconjunto de células o tejidos", dice O'Malley.Los nuevos resultados muestran no solo cómo las proteínas reguladoras alteran la expresión génica, sino también el papel que pueden desempeñar las marcas de metilación epigenómica en esta regulación.
En un documento separado, publicado en mayo de 2016 en Plantas naturales , Ecker y grupos colaboradores en la Universidad de Duke y la Universidad de Australia Occidental revelaron que diferentes tipos de células en el Arabidopsis la raíz tiene diferentes patrones de metilación. Usando DAP-seq, ahora podrán estudiar cómo esos patrones en las células raíz afectan la unión de los factores de transcripción. Además, les gustaría estudiar cómo interactúan los diferentes factores de transcripción con cada unootro, e intente aplicar el método a otras especies de plantas y a células humanas.
"Lo bueno de esto es que se puede hacer en cualquier planta, muchas de las cuales no tienen las herramientas disponibles Arabidopsis ", dice Ecker, quien también es un Instituto Médico Howard Hughes y un investigador de la Fundación Gordon y Betty Moore." Y esto nos puede dar una ventana sobre cómo las variaciones genéticas o epigenéticas en las secuencias reguladoras afectan sus rasgos ".
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Materiales proporcionados por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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