Arrojando luz sobre la materia oscura en el ADN humano

Crédito: Pixabay / CC0 Public Domain

Investigadores de la Universidad de California en San Diego han elaborado un atlas de cromatina unicelular del genoma humano. La cromatina es un complejo de ADN y proteína que se encuentra en las células eucariotas. Las regiones de cromatina de los elementos reguladores de genes clave aparecen en configuraciones abiertas dentro de núcleos celulares específicos. La identificación precisa de las regiones de cromatina accesibles en células de diferentes tipos de tejidos humanos será un paso clave para comprender el papel de los elementos reguladores de genes (ADN no codificante) en la salud o enfermedad humana.


Los resultados se publicaron en línea en la edición del 12 de noviembre de 2021 de celda de prisión.

Para los científicos, el genoma humano, conocido como el «libro de la vida», en su mayoría no está escrito. O al menos sin leer. Si bien la ciencia ha puesto un número famoso (aproximado) de todos los genes codificadores de proteínas necesarios para construir un ser humano, cerca de más de 20,000, esta estimación no comienza a explicar exactamente cómo funciona el proceso de construcción o, en el caso de enfermedad, podría salir mal.

dijo Ping Ren, PhD, director del Centro de Genética, profesor de medicina celular y molecular en la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego y miembro del Instituto Ludwig para la Investigación del Cáncer en UCSD.

«Una de las principales razones es que la mayoría de las secuencias de ADN humano, más del 98 por ciento, no codifican proteínas, y aún no tenemos un libro de códigos genéticos para desbloquear la información incrustada en estas secuencias».

En otras palabras, es un poco como averiguar los títulos de los capítulos pero con el resto de las páginas en blanco.

Los esfuerzos para completar los espacios en blanco se informan ampliamente en un esfuerzo internacional en curso llamado Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE), e incluyen el trabajo de Ren y sus colegas. En particular, investigaron el papel y la función de cromatina, que es un complejo de ADN y proteínas que forman los cromosomas dentro de los núcleos células eucariotas.

El ADN lleva las instrucciones genéticas de la célula. Las proteínas clave de la cromatina, llamadas histonas, ayudan a ensamblar firmemente el ADN en una forma compacta que encaja en el núcleo celular. (Hay aproximadamente seis pies de ADN escondidos en cada núcleo celular y aproximadamente a 10 mil millones de millas de distancia en cada cuerpo humano). Los cambios en la forma en que la cromatina ensambla el ADN están relacionados con la replicación del ADN y la expresión génica.

después, después Trabajando con ratonesRen y sus colaboradores centraron su atención en un atlas unicelular de cromatina en el genoma humano.

Aplicaron los ensayos a más de 600.000 personas. células Se tomaron muestras de 30 tejidos humanos adultos de múltiples donantes, y esta información se combinó con datos similares de 15 tipos de tejido fetal para revelar el estado de la cromatina en aproximadamente 1,2 millones de filtros cis.elementos organizativos en 222 tipos de células diferentes.

El coautor del estudio, Sebastian Presel, PhD y codirector de Genómica Unicelular en el Centro de Epigenómica de UC San Diego, un centro de investigación colaborativa que realizó las pruebas, dijo.

Los elementos reguladores cis son regiones de ADN no codificante que regulan la transcripción (copia de una porción de ADN en ARN) de genes vecinos. La transcripción es el proceso básico que convierte la información genética en acciones.

«Los estudios de la última década han demostrado que las variaciones de la secuencia de ADN no codificante son un factor importante de los rasgos poligénicos y las enfermedades en los seres humanos, como la diabetes, la enfermedad de Alzheimer y las enfermedades autoinmunes», dijo el coautor del estudio, Kyle J. Gulton, Ph.D., profesor asistente en el departamento de pediatría de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego.

«Un nuevo modelo que ayuda a explicar cómo estas variantes no codificantes contribuyen a la enfermedad postula que estos cambios de secuencia interrumpen la función de los elementos reguladores de la transcripción y conducen a una expresión génica defectuosa en los tipos de células relacionadas con la enfermedad, como neuronas, células inmunitarias o epiteliales. células «, dijo el autor. El primer participante Kai Zhang, PhD, es un becario postdoctoral en el Departamento de Medicina Celular y Molecular. «Sin embargo, una barrera importante para desbloquear la funcionalidad de las variantes de riesgo no codificantes es la falta de un mapeo específico del tipo de célula de los elementos reguladores de la transcripción en genes humanos. »

Los nuevos hallazgos identifican los tipos de células relevantes para las características patológicas de 240 rasgos y enfermedades poligénicos e ilustran los riesgos de las variantes no codificantes, dijo Ren.

«Creemos que este recurso facilitará enormemente el estudio del mecanismo en una amplia gama de enfermedades humanas durante muchos años».

El atlas de cromatina también permitirá a la comunidad científica descubrir diferencias en el entorno de los tejidos para los tipos de células que se encuentran en múltiples tejidos, como fibroblastos, células inmunes o células endoteliales, dijo Presel.


Información específica del tipo celular sobre la función de los factores de riesgo en la enfermedad de las arterias coronarias


más información:
Kai Zhang et al., Un atlas unicelular de accesibilidad a la cromatina en el genoma humano, celda de prisión (2021). DOI: 10.1016 / j.cell.2021.10.024

Información de la revista:
celda de prisión

La frase: Arrojando luz sobre la materia oscura en el ADN humano (2021, 12 de noviembre) Obtenido el 13 de noviembre de 2021 de https://phys.org/news/2021-11-illuminating-dark-human-dna.html

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