En lo que respecta a la regeneración, algunos animales son capaces de realizar hazañas increíbles: si le cortas la pata a una salamandra, volverá a crecer. Cuando están amenazados, algunos geckos dejan caer la cola como distracción y luego vuelven a crecer.
Otros animales llevan el proceso aún más lejos. Los gusanos planarios, las medusas y las anémonas de mar pueden regenerar todo su cuerpo después de ser cortados por la mitad.
Dirigido por el Profesor Asistente de Biología Organística y Evolutiva Mansi Srivastava, un equipo de investigadores está arrojando nueva luz sobre cómo los animales logran la hazaña, y descubrieron una serie de interruptores de ADN que parecen controlar los genes para la regeneración de todo el cuerpo. El estudiose describe en un artículo del 15 de marzo en ciencia .
Utilizando gusanos de pantera de tres bandas para probar el proceso, Srivastava y Andrew Gehrke, un becario postdoctoral que trabaja en su laboratorio, descubrieron que una sección de ADN no codificante controla la activación de un "gen de control maestro" llamado crecimiento tempranorespuesta, o EGR. Una vez activa, EGR controla una serie de otros procesos activando o desactivando otros genes.
"Lo que descubrimos es que este gen maestro se activa ... y eso activa genes que se activan durante la regeneración", dijo Gehrke. "Básicamente, lo que está sucediendo es que las regiones no codificantes le están diciendo a las regiones codificadoras queencender o apagar, así que una buena manera de pensarlo es como si fueran interruptores "
Para que ese proceso funcione, dijo Gehrke, el ADN en las células de los gusanos, que normalmente está bien plegado y compactado, tiene que cambiar, haciendo que nuevas áreas estén disponibles para la activación.
"Muchas de esas porciones muy apretadas del genoma en realidad se abren físicamente, porque hay interruptores regulatorios que tienen que activar o desactivar los genes", dijo. "Así que uno de los grandes hallazgos en este documentoes que el genoma es muy dinámico y realmente cambia durante la regeneración a medida que se abren y cierran diferentes partes ".
Pero antes de que Gehrke y Srivastava pudieran comprender la naturaleza dinámica del genoma del gusano, tuvieron que ensamblar su secuencia, no una hazaña simple en sí misma.
"Esa es una gran parte de este documento: estamos lanzando el genoma de esta especie, lo cual es importante porque es el primero de este filo", dijo Srivastava. "Hasta ahora no había una secuencia completa del genoma disponible".
Y también es notable, dijo, porque el gusano pantera de tres bandas representa un nuevo sistema modelo para estudiar la regeneración.
"El trabajo previo sobre otras especies nos ayudó a aprender muchas cosas sobre la regeneración", dijo. "Pero hay algunas razones para trabajar con estos nuevos gusanos, uno de los cuales es que están en una posición filogenética importante, así que la formaestán relacionados con otros animales ... nos permite hacer declaraciones sobre la evolución.
"La otra razón es que son muy buenas ratas de laboratorio", continuó. "Las recogí en el campo en Bermudas hace varios años durante mi postdoctorado, y desde que las trajimos al laboratorio,son susceptibles a muchas más herramientas que otros sistemas "
Y si bien esas herramientas pueden demostrar la naturaleza dinámica del genoma durante la regeneración, Gehrke pudo identificar hasta 18,000 regiones que cambian; lo que ella dijo es cuánto significado pudo obtener al estudiarlas.
Los resultados, dijo, muestran que EGR actúa como un interruptor de alimentación para la regeneración: una vez que se enciende, pueden tener lugar otros procesos, pero sin eso, no sucede nada.
"Pudimos disminuir la actividad de este gen y descubrimos que si no tienes Egr, no pasa nada", dijo Srivastava. "Los animales simplemente no pueden regenerarse. Todos esos genes posteriores no se activarán, por lo que los otros interruptores no funcionan, y toda la casa se oscurece, básicamente ".
Si bien el estudio revela nueva información sobre cómo funciona el proceso en los gusanos, también puede ayudar a explicar por qué no funciona en humanos.
"Resulta que Egr, el gen maestro y los otros genes que se activan y desactivan aguas abajo están presentes en otras especies, incluidos los humanos", dijo Gehrke.
"La razón por la que llamamos a este gen Egr en los gusanos es porque cuando miras su secuencia, es similar a un gen que ya ha sido estudiado en humanos y otros animales", dijo Srivastava. "Si tienes células humanas en un platoy estresarlos, ya sea mecánicamente o si les pones toxinas, expresarán Egr de inmediato.
"Pero la pregunta es: si los humanos pueden encender Egr, y no solo encenderlo, sino hacerlo cuando nuestras células están heridas, ¿por qué no podemos regenerarnos?", Dijo Srivastava. "La respuesta puede ser que si EGRes el interruptor de encendido, creemos que el cableado es diferente. Lo que EGR está hablando en las células humanas puede ser diferente de lo que está hablando en el gusano pantera de tres bandas, y lo que Andrew ha hecho con este estudio es llegar a unforma de llegar a este cableado. Por lo tanto, queremos averiguar cuáles son esas conexiones y luego aplicarlas a otros animales, incluidos los vertebrados que solo pueden hacer una regeneración más limitada ".
En adelante, Srivastava y Gehrke dijeron que esperan investigar si los interruptores genéticos activados durante la regeneración son los mismos que los utilizados durante el desarrollo y continuar trabajando para comprender mejor la naturaleza dinámica del genoma.
"Ahora que sabemos cuáles son los interruptores para la regeneración, estamos analizando los interruptores involucrados en el desarrollo y si son los mismos", dijo Srivastava. "¿Acabas de volver a desarrollar o es un proceso diferente involucrado? "
El equipo también está trabajando para comprender las formas precisas en que EGR y otros genes activan el proceso de regeneración, tanto para los gusanos pantera de tres bandas como para otras especies también.
Al final, dijeron Srivastava y Gehrke, el estudio destaca el valor no solo de comprender el genoma, sino también de comprender todo el genoma, tanto las partes que no codifican como las que codifican.
"Solo alrededor del dos por ciento del genoma produce cosas como proteínas", dijo Gehrke. "Queríamos saber: ¿Qué está haciendo el otro 98 por ciento del genoma durante la regeneración de todo el cuerpo? Las personas han sabido por algún tiempo que muchos ADNlos cambios que causan enfermedades se encuentran en regiones no codificantes ... pero se ha subestimado para un proceso como la regeneración de todo el cuerpo
"Creo que acabamos de arañar la superficie", continuó. "Hemos analizado algunos de estos interruptores, pero hay un aspecto completamente diferente de cómo está interactuando el genoma a mayor escala, no solo cómo las piezasabrir y cerrar, y todo eso es importante para activar y desactivar los genes, por lo que creo que hay múltiples capas de esta naturaleza reguladora ".
"Es una pregunta muy natural mirar el mundo natural y pensar, si un gecko puede hacer esto, ¿por qué yo no?", Dijo Srivastava. "Hay muchas especies que pueden regenerarse y otras que no pueden, peroResulta que si comparas genomas en todos los animales, la mayoría de los genes que tenemos también están en el gusano pantera de tres bandas ... por lo que creemos que algunas de estas respuestas probablemente no provengan de si ciertos genes son o nopresente, pero de cómo están conectados o conectados en red, y esa respuesta solo puede provenir de la parte no codificante del genoma ".
Esta investigación fue apoyada con fondos del Fondo Milton de la Universidad de Harvard, el Programa de Becarios Searle, la Fundación de la Familia Smith, la Fundación Nacional de Ciencias, la Fundación Helen Hay Whitney, el Programa de Ciencias de la Frontera Humana, los Institutos Nacionales de Salud, elBiomedical Big Training Program, UC Berkeley, la Cátedra Marthella Foskett Brown en Ciencias Biológicas y el Instituto Médico Howard Hughes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Harvard . Original escrito por Peter Reuell. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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