Investigadores del Centro Donnelly en Toronto descubrieron que docenas de genes, que anteriormente se pensaba que tenían roles similares en diferentes organismos, de hecho son exclusivos de los humanos y podrían ayudar a explicar cómo nuestra especie llegó a existir.
Estos genes codifican una clase de proteínas conocidas como factores de transcripción, o TF, que controlan la actividad génica. Los TF reconocen fragmentos específicos del código de ADN llamados motivos, y los utilizan como sitios de aterrizaje para unir el ADN y activar o desactivar los genes..
Investigaciones anteriores habían sugerido que los TF que se ven similares en diferentes organismos también se unen a motivos similares, incluso en especies tan diversas como las moscas de la fruta y los humanos. Pero un nuevo estudio del laboratorio del profesor Timothy Hughes, en el Centro Donnelly de Investigación Celular y Biomolecular, muestra que este no es siempre el caso.
Escribiendo en el diario Genética de la naturaleza , los investigadores describen un nuevo método computacional que les permitió predecir con mayor precisión las secuencias de motivos que cada TF se une en muchas especies diferentes. Los resultados revelan que algunas subclases de TF son mucho más diversas funcionalmente de lo que se pensaba anteriormente.
"Incluso entre especies estrechamente relacionadas hay una porción no despreciable de TF que probablemente unirá nuevas secuencias", dice Sam Lambert, ex estudiante de posgrado en el laboratorio de Hughes que hizo la mayor parte del trabajo en el documento y desde entonces se mudó ala Universidad de Cambridge para un período posdoctoral.
"Esto significa que es probable que tengan nuevas funciones al regular diferentes genes, lo que puede ser importante para las diferencias de especies", dice.
Incluso entre chimpancés y humanos, cuyos genomas son 99 por ciento idénticos, hay docenas de TF que reconocen diversos motivos entre las dos especies de una manera que afectaría la expresión de cientos de genes diferentes.
"Creemos que estas diferencias moleculares podrían estar impulsando algunas de las diferencias entre los chimpancés y los humanos", dice Lambert, quien ganó el Premio de Investigación de Graduados Jennifer Dorrington por su destacada investigación doctoral en la Facultad de Medicina de la U de T.
Para volver a analizar secuencias de motivos, Lambert desarrolló un nuevo software que busca similitudes estructurales entre las regiones de unión al ADN de los TF que se relacionan con su capacidad para unir los mismos o diferentes motivos de ADN. Si dos TF, de diferentes especies, tienen una composición similar delos aminoácidos, bloques de construcción de proteínas, probablemente se unen a motivos similares, pero a diferencia de los métodos más antiguos, que comparan estas regiones en su conjunto, Lambert asigna automáticamente un mayor valor a esos aminoácidos, una fracción de toda la región, que directamenteen contacto con el ADN. En este caso, dos TF pueden parecer similares en general, pero si difieren en la posición de estos aminoácidos clave, es más probable que se unan a diferentes motivos. Cuando Lambert comparó todos los TF en diferentes especies y coincidió con todosLos datos disponibles de la secuencia de motivos, descubrió que muchos TF humanos reconocen diferentes secuencias, y por lo tanto regulan diferentes genes, que las versiones de las mismas proteínas en otros animales.
El hallazgo contradice la investigación anterior, que afirmó que casi todos los TF humanos y de las moscas de la fruta se unen a las mismas secuencias de motivos, y es un llamado de precaución a los científicos que esperan obtener ideas sobre los TF humanos solo estudiando sus contrapartes en organismos más simples.
"Existe esta idea que ha perseverado, que es que los TFs unen motivos casi idénticos entre humanos y moscas de la fruta", dice Hughes, quien también es profesor en el Departamento de Genética Molecular de la U de T y miembro del Instituto Canadiense paraInvestigación avanzada: "Y si bien hay muchos ejemplos en los que estas proteínas se conservan funcionalmente, esto no es en absoluto en la medida en que se ha aceptado".
En cuanto a los TF que tienen roles humanos únicos, estos pertenecen a la clase en rápida evolución de los denominados TF de dedos de zinc C2H2, llamados así por protuberancias similares a dedos que contienen iones de zinc, con las que se unen al ADN.
Su papel sigue siendo una pregunta abierta, pero se sabe que los organismos con TF más diversas también tienen más tipos de células, que pueden unirse de formas novedosas para construir cuerpos más complicados.
Hughes está entusiasmado con la posibilidad tentadora de que algunos de estos TF con dedos de zinc puedan ser responsables de las características únicas de la fisiología y la anatomía humanas: nuestro sistema inmunológico y el cerebro, que son los más complejos entre los animales. Otro se refiere al dimorfismo sexual:innumerables diferencias visibles, y a menudo menos obvias, entre sexos que guían la selección de pareja, decisiones que tienen un impacto inmediato en el éxito reproductivo y que también pueden tener un profundo impacto en la fisiología a largo plazo. La cola del pavo real o el vello facial en los hombres son clásicosejemplos de tales características.
"Casi nadie en genética humana estudia las bases moleculares del dimorfismo sexual, sin embargo, estas son características que todos los seres humanos se ven entre sí y con las que todos estamos fascinados", dice Hughes. "Estoy tentado a pasar la última mitadde mi carrera trabajando en esto, ¡si puedo descubrir cómo hacerlo! "
La investigación fue financiada por subvenciones de los Institutos Canadienses de Investigación en Salud, el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia e Ingeniería y los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. Hughes también tiene la Cátedra Billes de Investigación Médica en la Universidad de Toronto.
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Materiales proporcionados por Universidad de Toronto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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