Con su primer sistema inducible basado en ARN para activar genes en la lombriz intestinal Caenorhabditis elegans C. elegans , dos investigadores de la Universidad de Konstanz han cerrado una brecha significativa en la investigación y el uso de los interruptores genéticos.El nuevo enfoque se desarrolló como parte de un proyecto de investigación conjunto llevado a cabo por el Dr. Martin Gamerdinger Departamento de Biología y el Profesor Jörg Hartig Departamento de Química dentro del Centro de Investigación Colaborativa 969 de la Universidad de Konstanz "Principios químicos y biológicos de la proteostasis celular,"que está financiado por la Fundación Alemana de Investigación DFG.Al compartir su experiencia respectiva en el área de C. elegans y el desarrollo de interruptores genéticos basados en ARN, los investigadores pudieron, por primera vez, inducir con éxito un gen en el modelo animal usando un interruptor genético basado en ARN. Además, pudieron establecer un nuevo inducible induciblemodelo de enfermedad para la enfermedad de Huntington que abre nuevas oportunidades para la investigación y la aplicación.
Su artículo "Un interruptor de ribozima dependiente de tetraciclina permite la inducción condicional de la expresión génica en Caenorhabditis elegans "se publica el 30.01.2019 en la revista en línea Comunicaciones de la naturaleza .
El nematodo C. elegans es ampliamente utilizado para la investigación en biología celular y del desarrollo y como un sistema modelo para estudiar enfermedades humanas. Este modelo animal de investigación goza de una popularidad particular porque su anatomía es extremadamente simple, porque su transparencia permite la microscopía de células vivas y porque muchos de sus genes sonconservado evolutivamente en humanos. "Sin embargo, lo que encontré bastante frustrante es que no teníamos un sistema inducible para este modelo animal que nos permitiera encender genes a voluntad", explica el Dr. Martin Gamerdinger, iniciador de la colaboración de investigación y líder del proyecto enCRC 969 "Principios químicos y biológicos de la proteostasis celular" en la Universidad de Konstanz. Como resultado de la estrecha colaboración con el equipo de biología química y sintética de ácidos nucleicos dirigido por el profesor Jörg Hartig, Gamerdinger y sus colegas pudieron establecer unsistema conveniente y eficiente para inducir un gen en el C. elegans modelo animal
El equipo del profesor Hartig, que también incluye a la Dra. Lena Wurmthaler, primera autora del artículo, investiga las estructuras y características inusuales de los ácidos nucleicos, particularmente las ribozimas catalíticamente activas y los llamados riboswitches, que se pueden usar para activar o desactivar genes individuales.Un propósito principal del ARN ácido ribonucleico en las células biológicas es traducir la información genética en proteínas, ya que el ARNm sirve como portador de información. La introducción de ribozimas auto escindibles en las moléculas de ARNm conduce a la descomposición del ARNm y, en última instancia, a la desactivación del gen. Sin embargo,La actividad de la ribozima, y por lo tanto la expresión génica, puede controlarse mediante ribozimas dependientes de ligando. El sistema inducible de los investigadores se basa en la tetraciclina del ligando, que pertenece al grupo de antibióticos. La tetraciclina se une a la molécula de ARN a través de unllamado aptámero de ARN e inhibe la actividad de la ribozima. Esto, a su vez, estabiliza el ARNm, que luego se traduce en proteína. Como resultado, el gen deseado cse puede encender."Lo que es fabuloso sobre el nuevo interruptor genético es que puede usarse en todas las etapas de desarrollo de C. elegans"Es decir, en todas las etapas larvarias y en el animal adulto, lo que no era posible hasta ahora", explica la Dra. Lena Wurmthaler. Entre las principales ventajas de este nuevo enfoque es que no se requieren proteínas reguladoras adicionales para regular la expresión génica: todo esoLo que se necesita para encender el gen es insertar la ribozima junto con el aptámero aptazima o ribozima dependiente de ligando en el ARNm y alimentar C. elegans tetraciclina. Lena Wurmthaler: "Necesitamos muy poco espacio de codificación y ningún factor de proteína adicional expresado. En un solo paso, podemos convertir cualquier gen de interés en un gen inducible por tetraciclina". Con el apoyo de los investigadores doctorales Monika Sack y Karina Gense, Martin Gamerdinger y Lena Wurmthaler pudieron verificar su nuevo sistema cambiando la expresión de la proteína de fluorescencia roja mCherry en varios tipos de células
C. elegans . "Tener un sistema inducible tan simple y altamente efectivo es un gran paso adelante para todo C. elegans campo ", concluye Gamerdinger. Los dos investigadores esperan que su nuevo sistema sea relevante en una variedad de contextos, especialmente en la investigación médica. Al activar con éxito un gen mutante que codifica la proteína Huntingtin Htt y causa la enfermedad de Huntington en humanos, una enfermedad neurodegenerativa del cerebro, pudieron establecer e investigar un nuevo modelo de enfermedad inducible como parte de su estudio. A diferencia de un gen sano, la variante del gen Huntingtin utilizada en el estudio codifica una secuencia de poliglutamina anormalmente extendida. Para su experimento, los dos investigadores crearon un modelo de enfermedad particularmente agresivo con 109 poliglutaminas secuenciales Htt109Q. Demostrablemente, alimentando a los gusanosla tetraciclina condujo a una mayor agregación de Huntingtin en
C. elegans , que causó parálisis y, cuando se dirigió específicamente a las neuronas, la pérdida severa de la coordinación motora, que documenta la neurotoxicidad del gen inducido. Utilizando este enfoque, Martin Gamerdinger y Lena Wurmthaler pudieron establecer el primer modelo inducible de la enfermedad de Huntington en C. elegans . Dado que ahora es posible inducir proteínas tóxicas como Huntingtin a voluntad, en el futuro será posible generar e investigar modelos de enfermedades adicionales que se basan en proteínas extremadamente tóxicas. marque la diferencia: oportunidad patrocinada
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Universidad de Constanza . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud. Referencia del diario
: Lena A. Wurmthaler, Monika Sack, Karina Gense, Jörg S. Hartig, Martin Gamerdinger.
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