Algunos científicos lo llaman la "última frontera" de nuestro ADN, a pesar de que se encuentra en el centro de cada cromosoma en forma de X en casi todas nuestras células.
Se llama centrómero y juega un papel crucial en la división celular diaria que nos mantiene saludables. Lo que también lo convierte en un sospechoso clave en defectos de nacimiento, cánceres y otras enfermedades que surgen de problemas de división celular.
Ahora, una nueva técnica puede obligar a este misterioso tramo de ADN a revelar por fin sus secretos.
La primera prueba del enfoque ya ha arrojado pistas sobre el papel de los centrómeros en el síndrome de Down, que surge cuando un niño hereda una copia adicional del cromosoma 21.
Pronto, los desarrolladores de la técnica en la Facultad de Medicina de la Universidad de Michigan esperan que acelere la investigación sobre otras condiciones que pueden tener raíces en problemas relacionados con el centrómero.
"Estos ensayos nos dan la oportunidad de comprender la dinámica de los centrómeros y cómo estas secuencias se expanden o contraen durante la evolución y / o los procesos de la enfermedad", dice Rafael Contreras-Galindo, Ph.D., autor principal del nuevo artículo yun profesor asistente de medicina interna. "Ahora podemos comprender en qué centrómeros en cromosomas específicos se encuentran las proteínas del centrómero clave y forman los cinetocoros que son vitales para la división celular. Con estos estudios, podemos comenzar a comprender cómo la inestabilidad del ADN del centrómero podría afectar al centrómerofunción, como parece que vemos en el síndrome de Down ".
Aceleración del análisis genético
en un nuevo papel en Investigación del genoma , los investigadores de la UM describen la técnica que desarrollaron y su primera prueba. En esencia, cambia el análisis del ADN del centrómero de una tarea larga y laboriosa a una rápida y relativamente fácil que puede acelerar la investigación sobre el centrómeroenfermedades.
Su enfoque se basa en el descubrimiento de patrones de repetición de ADN únicos que se encuentran en el centrómero de casi todos los cromosomas. Su nuevo catálogo de estos patrones específicos de cromosomas hace posible el uso de una herramienta de secuenciación de ADN llamada reacción en cadena de la polimerasa o PCR.
Las secciones repetidas masivas de ADN que componen la mayor parte de cada centrómero han hecho que las estructuras sean difíciles de secuenciar y estudiar en el pasado, porque los mismos tramos largos aparecen en cada cromosoma.
Entonces, la mayoría de los investigadores de centrómeros han estudiado las proteínas y otras moléculas que interactúan con los centrómeros, factores denominados epigenética, en lugar del ADN en sí.
Pero el nuevo enfoque aprovecha pequeñas variaciones cromosómicas específicas y las usa como cebadores de PCR. Esto hace que sea rápido y fácil para los investigadores reconocer los centrómeros de casi todos los cromosomas en una célula y diferenciarlos en solo media hora.
"Los centrómeros son importantes para la división celular, pero no se comprenden bien desde un punto de vista genético, porque las secuencias de ADN en ellos son muy repetitivas", dice David Markovitz, MD, autor principal del nuevo artículo y profesor de medicina interna.con esta técnica, nosotros y otros podemos estudiar su genética y epigenética, de una manera fácil de usar en tiempo real ".
UM ha solicitado una patente sobre el enfoque y actualmente está buscando socios de comercialización para ayudar a llevar la tecnología al mercado.
Explorando el vínculo con el síndrome de Down
En el nuevo artículo, Contreras-Galindo, Markovitz, el profesor emérito activo de la UM Mark Kaplan, MD, y un equipo de colaboradores informan los resultados de su comparación de centrómeros de individuos con y sin síndrome de Down.
Muestran un fuerte vínculo entre la condición y las inestabilidades que se encuentran en el cromosoma 21, tanto en el centrómero como en los tramos de ADN que lo flanquean, llamados pericentrómeros.
Los centrómeros y pericentrómeros inestables podrían ayudar a explicar por qué las personas con síndrome de Down heredan una copia adicional de ese cromosoma, aunque queda mucho por hacer para probar esta hipótesis.
Después de todo, como todo estudiante de biología aprende, las células que se están preparando para dividirse dependen de los centrómeros para ayudarlos a dividir la cantidad doble de ADN que han producido y distribuirlo a las dos células "hijas" que producirán.Para ello, las células desarrollan estructuras largas y delgadas llamadas husos que parecen patas de araña y se adhieren a un centrómero de cada cromosoma, que está formado por dos tramos idénticos de ADN.
Los ejes se retraen cuando la célula se divide, separando las dos mitades de un cromosoma. Si el desplumado no ocurre correctamente debido a un problema relacionado con el centrómero, eso podría hacer que ambas mitades del cromosoma viajen juntas hacia la "hija" célula.
En el nuevo estudio, las personas con síndrome de Down también se diferenciaron de las que no tenían la afección en sus niveles de una proteína clave que se une al ADN del centrómero y ayuda a formar la estructura a la que se adhieren los husos. Las personas con síndrome de Down tenían mucho másesa proteína unida a sus centrómeros, en comparación con las que no tienen la enfermedad.
Serendipia y trabajo duro
Los investigadores de la UM no se propusieron estudiar los centrómeros. Originalmente querían aprender más sobre el ADN del virus oculto que se ha incrustado en nuestro genoma durante siglos.
Estos retrovirus endógenos humanos, o HERV, como se les llama, nos han proporcionado tramos de ADN que se copian y transmiten de generación en generación.
El equipo había encontrado anteriormente ARN de HERV desconocido en la sangre de pacientes con VIH / SIDA. Con el tiempo, descubrieron ADN de HERV cerca de los bordes de la región del centrómero de ciertos cromosomas. Los denominaron K111 y K222.
Las secuencias de HERV no estaban en la base de datos del Proyecto Genoma Humano porque están en la región del centrómero. Pero los investigadores y sus colegas demostraron que los mismos HERV también se pueden encontrar en otros primates superiores, incluidos los chimpancés y los neandertales.
Pero aunque estos parientes humanos tienen algunas copias, nosotros los humanos tenemos miles de copias del ADN de HERV cerca de nuestros centrómeros y en muchos de nuestros cromosomas. K111, por ejemplo, podría encontrarse en los centrómeros de 15 cromosomas, ligeramente alteradosen cada uno. Esto sugiere que los centrómeros a lo largo del tiempo han tenido material genético "cruzado" a otros cromosomas.
Usando las secuencias de HERV como un punto de anclaje para estudiar el ADN del centrómero, el equipo utilizó la PCR de las llamadas secuencias de repetición alfa para analizar más completamente casi todos los centrómeros humanos.
El nuevo artículo incluye los resultados de 23 de los 24 cromosomas humanos diferentes, incluidos el X y el Y. Hasta ahora, solo el cromosoma 19 se ha resistido al desarrollo de un ensayo de PCR de diagnóstico, ya que los investigadores buscan secuencias exclusivas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Medicina de Michigan - Universidad de Michigan . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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