Hasta hace poco, se sabía poco acerca de cómo los elementos transponibles contribuyen a la regulación génica. Estas son pequeñas piezas de ADN que pueden replicarse y extenderse en el genoma. Aunque constituyen casi la mitad del genoma humano, a menudo se ignoraron ycomúnmente considerado como "basura inútil", con un papel mínimo, si es que tiene alguno, en la actividad de una célula. Un nuevo estudio realizado por Adam Diehl, Ningxin Ouyang y Alan Boyle, Facultad de Medicina de la Universidad de Michigan y miembros de la UMCenter for RNA Biomedicine, muestra que los elementos transponibles juegan un papel importante en la regulación de la expresión genética con implicaciones para avanzar en la comprensión de la evolución genética.
Los elementos transponibles se mueven alrededor de la célula y, a diferencia de lo que se pensaba anteriormente, los autores de este artículo descubrieron que cuando van a diferentes sitios, los elementos transponibles a veces cambian la forma en que las hebras de ADN interactúan en el espacio 3D y, por lo tanto, la estructura del genoma 3DParece que un tercio de los contactos 3D en el genoma en realidad se originan a partir de elementos transponibles que conducen a una contribución descomunal de estas regiones a la variación en bucle y demuestran su papel muy importante en la expresión y evolución genética.
El componente principal que determina la estructura 3D es una proteína llamada CTCF. Este estudio se centró particularmente en cómo los elementos transponibles crean nuevos sitios CTCF que, a su vez, secuestran la estructura genómica existente para formar nuevos contactos 3D en el genoma. Los autores muestran que estosa menudo crean bucles variables que pueden influir en la actividad reguladora y la expresión génica en la célula. Estos hallazgos se observaron en células humanas y células de ratón y muestran cómo los elementos transponibles contribuyen a la variación intraespecífica y la divergencia entre especies, y guiarán más esfuerzos de investigación en áreas que incluyen la regulación génica, evolución reguladora, divergencia en bucle y biología de elementos transponibles.
Para simplificar este trabajo, los autores desarrollaron un software, MapGL, para rastrear la ganancia y pérdida física de secuencias genéticas cortas entre especies. Por ejemplo, una secuencia que existía en el ancestro más común puede haberse perdido en algún lugar o,Inversamente, podría haber estado ausente en el antepasado común, pero luego ganado en el genoma humano. MapGL permite predicciones sobre las influencias evolutivas de las variaciones estructurales entre especies y hace que este tipo de análisis sea mucho más accesible. Para este artículo, su aporte fue un conjunto deSitios de unión a CTCF que fueron etiquetados por MapGL para mostrar que un proceso de ganancia / pérdida de secuencia explica muchas de las diferencias en la unión de CTCF entre humanos y ratones.
Con experiencia en informática y biología molecular, Alan Boyle explica que siempre ha estado interesado en la regulación génica. "Es como un circuito complejo: perturbar la regulación génica a través de cambios en la estructura tridimensional del genoma puede ser muy diferentey resultados de amplio alcance "
Para Adam Diehl, esta investigación continúa los grandes descubrimientos que comenzaron a finales de 1800, cuando los científicos observaron por primera vez la forma de los cromosomas a través de microscopios. Observaron las diferencias de forma entre las células y notaron que la forma dentro de los núcleos seguía siendo la mismaentre las células madre e hija. Décadas después, se descubrieron elementos transponibles en su alma mater, Universidad de Cornell: los genes saltarines podían cambiar los fenotipos de las plantas de maíz. En los años 70, porque los genes entre humanos y chimpancés son demasiado similares para explicar las diferenciasentre las especies, el enfoque científico cambió sobre cómo se usan los genes. Para Diehl "Es muy emocionante poder sintetizar todo este conocimiento y contribuir al siguiente paso de la historia de la evolución de las especies".
Este equipo de investigación estudiará más a fondo el impacto de los elementos transponibles en el genoma 3D, pero esta vez con un interés particular en una sola muestra de población humana en lugar de entre especies. Los próximos pasos incluirán un seguimiento experimental utilizando un nuevo método de secuenciacióncapaz de identificar las inserciones de elementos transponibles que son variables entre las poblaciones humanas. Este método fue desarrollado en colaboración con el laboratorio de Ryan Mills, en la Facultad de Medicina de la Universidad de Michigan. Se espera que los próximos resultados amplíen la comprensión de la función reguladora delelementos transponibles con posibles aplicaciones a enfermedades neurodegenerativas.
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Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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