Un estudio de Ludwig Cancer Research publicado en línea el 14 de septiembre en Naturaleza informa una técnica novedosa para mapear modificaciones químicas o "epigenéticas" específicas hechas al empaque de proteínas del ADN usando una pequeña población de células. Dichas marcas epigenéticas juegan un papel central en la regulación de la expresión del genoma. Dirigido conjuntamente por LudwigBing Ren de San Diego y Arne Klungland de la Universidad de Oslo, los autores describen su aplicación de este método para desentrañar un misterio clave de la primera etapa de desarrollo. La nueva técnica, llamada μChIP-seq, también es probable que tenga una relevancia notablea la investigación del cáncer.
Muy pronto después de la fertilización, el control del desarrollo embrionario cambia de productos genéticos maternos preexistentes a los productos de genes codificados por el embrión temprano o cigoto. Este paso del bastón genético, llamado transición maternal a cigóticaMZT, se entiende poco porque las tecnologías existentes generalmente han sido demasiado insensibles para capturar la escala completa de los cambios epigenéticos que conlleva a través del genoma cigótico.
La sensibilidad mejorada de μChIP-seq, desarrollada conjuntamente por Klugland, Ren y John Arne Dahl de la Universidad de Oslo, condujo a "algunos descubrimientos notables que han cambiado por completo nuestra visión de los mecanismos de herencia epigenética", dice Ren.
En el documento actual, Ren y sus colegas describen su uso de μChIP-seq para investigar cómo se transmite la información epigenética de una generación a la siguiente para orquestar el MZT. Con ese fin, examinaron en embriones de ratón la distribución global de unMarca epigenética conocida por desempeñar un papel crítico en la regulación de la actividad de los genes. Esta marca H3K4me3 modifica la cromatina, el complejo del ADN y su empaque de proteínas, al agregar tres moléculas idénticas conocidas como grupos metilo en un lugar específico en un empaque.proteína conocida como histona 3.
Dahl, un erudito visitante en el laboratorio de Ren y co-primer autor en el Naturaleza papel, ajustó la técnica para mapear tales etiquetas epigenéticas donde solo se necesitaban unos cientos de embriones o células para cada experimento. Los métodos anteriores requerían hasta 10,000 células para realizar análisis similares. El otro primer autor, Inkyung Jung, unEl postdoc Ludwig en el laboratorio de Ren contribuyó significativamente al análisis computacional de los datos resultantes.
Cuando los científicos compararon la distribución de H3K4me3 en óvulos inmaduros de ratón, encontraron algo inesperado: los dominios amplios pero distintos del genoma de los óvulos inmaduros, que representan alrededor del 22% del total, están marcados por H3K4me3. Estos dominios disminuyen rápidamente en tamaño.Embriones de 2 células y eventualmente se reducen a aproximadamente 1% a 2% del genoma.
"La lección clave que aprendimos fue que los genes que están destinados a activarse específicamente en el óvulo fecundado están cubiertos por esta estructura de dominio de cromatina única", dice Ren. Esas marcas deben ser eliminadas por enzimas especializadas para activar el cigotogenoma ". Esta marca es un mecanismo para que el ovocito influya en los genes que se activan en el cigoto. Es un mecanismo epigenético para el paso de información del ovocito materno al cigoto".
La capacidad de mapear "epigenomas" usando un número tan pequeño de células será valiosa para la investigación del cáncer, ya que el paisaje epigenético se reorganiza dramáticamente en el cáncer y contribuye a los fenómenos impulsados por pequeñas subpoblaciones de células, como la resistencia a los medicamentos y la metástasis.
"Con una mejor comprensión de los paisajes epigenéticos en los cánceres, vamos a tener más herramientas para estudiar la base de la tumorigénesis", dice Ren. "Todavía tenemos un largo camino por recorrer, pero nuestro objetivo es tener un conocimiento exhaustivocomprensión de los programas de regulación genética para que podamos usar ese conocimiento para tratar el cáncer y desarrollar herramientas de diagnóstico "
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Materiales proporcionado por Investigación del cáncer de Ludwig . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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