Los científicos que exploran cómo domar las fluctuaciones aleatorias de genes a medida que los embriones que se convierten en nuestros cuerpos comienzan a formarse han identificado un interruptor de control en el reloj de segmentación de vertebrados del pez cebra en desarrollo. Los investigadores informan Informes de celda sus hallazgos podrían descubrir métodos para modular las señales genéticas para prevenir defectos congénitos o cánceres enraizados en las primeras etapas de desarrollo.
Un equipo multiinstitucional estudia los sistemas de desarrollo en el pez cebra porque los vertebrados comparten genes comunes con los humanos y son modelos ideales para estudiar el desarrollo humano temprano, dice el investigador principal del estudio, Ertugrul Ozbudak, PhD, miembro de la División de Biología del Desarrollo enCincinnati Children's Hospital Medical Center.
En este estudio, Ozbudak y su colega examinaron el desarrollo de vertebrados en una etapa llamada somitogénesis, o cuando se forman bloques de células emparejados bilateralmente llamados somitas a lo largo del eje delantero-trasero del embrión. En los vertebrados, los somitas se convierten en las capas más profundasde piel, cartílago, músculo esquelético, etc.
Los investigadores contaron transcripciones individuales o copias de genes en el reloj de segmentación del pez cebra. Mostraron que los genes del reloj tienen amplitudes muy bajas de ARN ácido ribonucleico. El ARN lleva instrucciones genéticas que controlan las proteínas y las células formadoras de tejidos. Los autoresDemostrar que las variables aleatorias en las señales genéticas durante la somitogénesis no se controlan desde el interior de los genes, sino que son impulsadas por fuentes externas de ruido, como los efectos del metabolismo, etc.
Estas fluctuaciones impulsadas externamente en la señalización génica son suprimidas por la vía Notch de genes y proteínas. Se sabe que Notch actúa como un interruptor de control entre la expansión celular y la transformación de células en tipos de tejido específicos. Los investigadores demuestran que también cumple esta funcióndurante la somitogénesis del pez cebra.
"Nuestros resultados sugieren que la variabilidad en la expresión génica está controlada por un equilibrio entre los retrasos y cuando las células están señalizando activamente en el tejido de los vertebrados", dice Ozbudak. "Una investigación adicional debería arrojar luz sobre la precisión de los relojes de desarrollo natural en animales y humanos,y esto podría ayudar a inspirar el desarrollo de osciladores sintéticos robustos que podrían ayudar a prevenir ciertos defectos congénitos o cánceres ".
Mirando hacia el futuro
Aunque el potencial de esta investigación que tiene un impacto clínico beneficioso aún está a años de distancia, el trabajo brinda a los científicos nuevas posibilidades para explorar cómo se forma la vida, y cómo este nuevo conocimiento podría impactar positivamente la salud, según los investigadores.
Aproveche la posibilidad de tratar de prevenir el cáncer. Durante el desarrollo embrionario, Notch está ocupado trabajando como activador de genes en la familia Hes, según Ozbudak. Se sabe que los genes de Hes varían su señalización durante el desarrollo temprano de la columna vertebral,así como en otros tejidos.
Los genes Hes desregulados también se expresan altamente en varios tipos de cáncer humano, incluido el rabdomiosarcoma, un cáncer que afecta los tejidos conectivos del cuerpo. La capacidad de oscilar y controlar la expresión génica en las primeras etapas de desarrollo plantea la cuestión de si podría ser posiblepara detener la programación genética temprana a medida que se forma un embrión que puede causar cáncer años después del nacimiento de una persona.
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Materiales proporcionados por Centro médico del Hospital de Niños de Cincinnati . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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