Un equipo de investigadores dirigido por un bioinformático de la Universidad de California en San Diego ha desarrollado un método para ayudar a determinar si ciertas mutaciones difíciles de estudiar en el genoma humano, llamadas repeticiones en tándem cortas o microsatélites, pueden estar involucradas encondiciones nocivas.
El equipo, que también incluye científicos del Centro del Genoma de Nueva York, la Universidad de Harvard y el Instituto de Tecnología de Massachusetts, detalla sus hallazgos en la edición del 11 de septiembre de Nature Genetics.
En breves repeticiones en tándem, las secuencias de uno a seis de los componentes básicos del ADN, llamados nucleótidos, se repiten una y otra vez, a veces hasta cientos o miles de veces.
Estas mutaciones ya han sido implicadas en alrededor de 30 afecciones. La más conocida es quizás la enfermedad de Huntington, que causa la degradación progresiva de las células nerviosas en el cerebro. Alrededor de 30,000 personas padecen la afección en los Estados Unidos. Todas estas personas tienen másmás de 40 copias de una repetición específica. Cuantas más copias tengan, antes se verán afectadas por la enfermedad y más grave será.
El Genética de la naturaleza el papel es parte del esfuerzo en curso durante décadas para identificar mutaciones dañinas en el genoma humano. Las repeticiones en tándem a menudo se pasan por alto en estos esfuerzos, y a veces se han ignorado como "ADN basura". Pero los investigadores dirigidos por Melissa Gymrek, unaEl profesor asistente de la Universidad de California en San Diego cree que las repeticiones en tándem probablemente desempeñarán papeles clave en la salud humana y deben estudiarse en profundidad.
"Cuando se buscan señales de enfermedad en el genoma humano, se obtienen demasiadas respuestas. Estamos buscando una manera de reducir estas respuestas", dijo Gymrek, quien tiene citas tanto en la Facultad de Medicina de UC San Diego como en laLa Escuela de Ingeniería Jacobs.
En el siguiente paso de su investigación, los científicos planean usar su modelo para examinar los genomas de familias con miembros autistas.
Analizando repeticiones
Las repeticiones en tándem son difíciles de analizar con las técnicas actuales de secuenciación del genoma. Esto se debe a que generalmente son bastante largas, y las herramientas actuales generalmente solo ven piezas cortas de ADN. Además, el proceso de amplificación de ADN para la secuenciación crea más erroresen la forma.
En este artículo, los investigadores detallan cómo pudieron crear un modelo matemático que predice con qué frecuencia y de qué manera aparecen y mutan las repeticiones en el genoma humano. Gymrek y sus colegas pudieron hacerlo debido a la extraordinaria cantidad de genesdatos a los que tuvieron acceso: más de 1.5 millones de repeticiones de los genomas de 300 individuos.
Los investigadores basaron su nuevo algoritmo en un método llamado MUTEA que desarrollaron previamente para estimar con precisión las tasas de mutación individuales para repeticiones en tándem en el cromosoma Y. Modificaron el algoritmo para que analizara pares de variaciones de ADN, llamadas haplotipos. La información claveEl método provisto es que diferentes clases de mutaciones ocurren a intervalos regulares y predecibles en el tiempo, lo que constituye lo que ellos llaman un reloj molecular. Este reloj puede usarse para determinar con qué frecuencia ocurren las mutaciones dentro de un genoma.
Encontrar restricciones
Luego, los investigadores utilizaron el modelo para calcular las tasas de mutación reales y compararlas con las tasas de mutación esperadas. Esto es lo que los genetistas llaman restricción. Por ejemplo, las regiones del genoma que albergan mutaciones que ocurren temprano en la vida y conducen a graveslas condiciones de salud tienden a tener menos mutaciones en la población de lo esperado por casualidad: los genetistas dicen que están muy restringidos, porque los que sufren de estas condiciones, como el autismo, tienen menos probabilidades de transmitir sus genes a la próxima generación.el genoma que causa enfermedades que ocurren más adelante en la vida, después de que los pacientes hayan tenido hijos, como la enfermedad de Huntington, generalmente no está limitado.
El equipo utilizó su modelo en varias repeticiones en tándem diferentes relacionadas con las condiciones de inicio tardío y temprano, como las malformaciones de las extremidades. El modelo identificó correctamente que las repeticiones involucradas en condiciones de inicio temprano estaban sujetas a restricciones. Calibraron su método medianteusando un conjunto de repeticiones en tándem que no están asociadas con condiciones específicas, que el FBI usa para identificar a las personas. Como se esperaba, estas repeticiones mutan a la velocidad esperada y no están limitadas
Gymrek y su equipo ahora se están preparando para aplicar su modelo para encontrar señales para otras condiciones dentro del genoma humano.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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