Una nueva técnica ayudará a los biólogos a manipular genes, ya sea que el objetivo sea convertir las células en pequeñas fábricas que producen medicamentos, modificar cultivos para crecer con agua limitada o estudiar los efectos de un gen en la salud humana.
La técnica, publicada el 20 de enero en Comunicaciones de la naturaleza , permite a los científicos regular con precisión la cantidad de proteína producida por un gen en particular. El proceso es simple pero innovador y, hasta ahora, funciona en todo, desde bacterias hasta plantas y células humanas.
"Básicamente, este es un juego de herramientas universal para modificar la expresión génica", dijo Sergej Djuranovic, PhD, profesor asistente de biología celular y fisiología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, y autor principal del estudio ".herramienta que se puede usar tanto si está diseñando genéticamente células para producir una molécula orgánica particular o para estudiar cómo funciona un gen ".
La capacidad de controlar la cantidad de proteína producida a partir de un gen en particular sería una bendición para los biólogos que diseñan o rediseñan sistemas biológicos, como el conjunto de reacciones bioquímicas que forman el metabolismo celular para producir un producto deseado.Por ejemplo, algunos medicamentos, incluidos los antibióticos como la vancomicina y los medicamentos contra el cáncer como el taxol, son producidos por las células como subproductos del metabolismo. Al afinar ciertos genes, un biólogo podría maximizar la cantidad de medicamento producido.
Djuranovic mismo está interesado en modular la expresión génica para estudiar genes relacionados con enfermedades, como los implicados en el cáncer.
"Hay todo tipo de enfermedades complejas como el cáncer y el autismo en las que sabemos que la expresión de un gen en particular se reduce pero nadie sabe cómo esa reducción está contribuyendo a la enfermedad", dijo Djuranovic. "Con la genética clásica, ustedsolo puede estudiar lo que sucede cuando tiene dos copias, una copia o ninguna copia de un gen, o en otras palabras, 100 por ciento, 50 por ciento o cero por ciento de expresión génica. Ahora podemos ver todo lo demás ".
La técnica aprovecha una característica en el proceso celular conocida como traducción de ARNm que es un paso clave en la producción de proteínas a partir de ADN. Para hacer una proteína, primero se copia un gen en una molécula relacionada conocida como ARN mensajero, que luego estraducido en proteínas.
Los ARN mensajeros son cadenas moleculares largas con cuatro tipos de enlaces: adenina A, citosina C, guanina G y uracilo U. En general, estos enlaces se mezclan, como letras en palabras, peroa veces, muchos A ocurren en una fila. Dichas secuencias son resbaladizas; la maquinaria molecular que traduce el ARN en proteínas tiene una tendencia a detenerse y deslizarse en una larga pista de A antes de llegar al final, reduciendo así la cantidad de proteína que se produce.
Djuranovic, la estudiante graduada Laura Arthur y sus colegas demostraron que la capacidad de deslizamiento de las cadenas de A podría usarse para regular la cantidad de proteína producida por un gen. Cuantas más A agregaban al principio o al medio de un fragmento de ARN mensajero, elmenos proteína producida a partir de ella. Al controlar cuidadosamente la longitud de la cadena de A o al introducir diferentes enlaces moleculares en cierta posición a lo largo de la cadena, podrían producir exactamente la cantidad de proteína que quisieran.
Djuranovic y sus colegas probaron la técnica en bacterias, protozoos, levaduras, plantas, moscas de la fruta y células de ratones y humanos. Funcionó en todos estos organismos porque la traducción de ARN es un proceso evolutivamente antiguo que ocurre de la misma manera en todas las formas de vida.
"Lo mejor de esto es lo simple que es", dijo Djuranovic. "En el pasado, si querías una mutación que redujera la expresión génica en, digamos, un 30 por ciento, tomabas años de trabajo y mucha suerte".encontrar uno así. Ahora podemos hacerlo en unos días "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Washington . Original escrito por Tamara Bhandari. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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