Mapeo de la embrionaria epigenoma: cómo los genes se activan y desactivan durante las primeras etapas del desarrollo humano

Admin Marcha 27, 2016 / 22:43:15 Salud 0 8

Después de un óvulo ha sido fecundado, se divide en varias ocasiones para dar lugar a todas las células del cuerpo humano - de patrullar las células inmunes a la pulsación de la neurona. Cada generación de células funcionalmente distintos difiere posteriormente de sus predecesores en los embriones que expresan sólo una selección de su conjunto completo de genes, mientras que suprime activamente otros. "Mediante la aplicación de tecnologías genómicas a gran escala", dice Bing Ren, PhD, miembro del Instituto Ludwig y profesor en el Departamento de Medicina Molecular y Celular de la Universidad de California San Diego Escuela de Medicina, "podríamos explorar cómo los genes se activan alrededor el genoma y bajar las células embrionarias y sus linajes descendente elegir su destino, determinar qué partes del cuerpo que genere ".

Una forma de células regulan sus genes es la metilación del ADN, en la que una molécula conocida como un grupo metilo se ha quedado atascado en citosina - una de las cuatro bases del ADN que escriben el código genético. Otra es a través de decenas de modificaciones químicas son exclusivos de proteínas conocidas como histonas, que forman el andamiaje alrededor del cual se desenrolla el ADN en el núcleo de la célula. Una modificación de este silenciamiento, llamado H3K27me3, implica la adición altamente específica de tres grupos metilo a un tipo de la histona H3 llamada. "Las personas no son generalmente considerados estos dos cambios" epigenéticos "como muy diferentes en cuanto a la función", dice Ren.




El presente estudio pone fin a ese concepto. Los investigadores encontraron en sus análisis de estos cambios en todo el genoma - de las cuales, en conjunto, como epigenoma - que los genes maestros que rigen el control del desarrollo embrionario temprano tienden a ser desactivada sustancialmente con H3K27me3 metilación. Mientras tanto, los que orquestan las etapas finales de la diferenciación celular, cuando las células se vuelven cada vez más comprometido con funciones específicas, son silenciados principalmente por la metilación del ADN.

"Puede especie de recoger la lógica del desarrollo animal en esta diferencia", dice Ren. "La metilación es relativamente fácil de revertir. Pero revertir la metilación del ADN es un proceso complejo, que requiere más recursos y es mucho más probable que resulte en mutaciones potencialmente perjudiciales. Así que tiene sentido que la metilación es ampliamente utilizado para silenciar genes que pueden ser necesarios para dominar en varios puntos durante el desarrollo, mientras que la metilación del ADN se utiliza sobre todo para desactivar genes en etapas posteriores, cuando las células ya se han adaptado a funciones específicas, y son esos genes menos probable que se necesite de nuevo ".

Los investigadores también descubrieron que el genoma humano está salpicado con más de 1.200 grandes regiones que son siempre libres de metilación del ADN durante el desarrollo. Resulta que muchos de los genes reguladores son considerados maestros de desarrollo de estas regiones, los investigadores piden valles de metilación del ADN (DMV). Además, el equipo encontró que el DMV son anormalmente metilados en células de cáncer de colon. Aunque es bien sabido que la metilación del ADN aberrante juega un papel importante en diversos cánceres, estos resultados sugieren que los cambios en el ADN maquinaria de metilación de la propia célula puede ser un paso importante en la evolución de los cánceres.

Además, los investigadores han catalogado la regulación de secuencias de ADN conocidas como potenciadores, que, una vez activado, aumentar la expresión de genes. Identificaron más de 103.000 posibles potenciadores y trazaron su activación y silenciamiento en seis tipos de células. Los investigadores en toda probabilidad continuarán explorando los datos generados a partir de este estudio en los próximos años, poniendo fenómenos epigenéticos en contexto biológico para investigar una serie de funciones y enfermedades celulares.

"Estos datos van a ser de gran utilidad para la comunidad científica en la comprensión de la lógica de la primera el desarrollo humano", dice Ren. "Pero creo que nuestra principal contribución es la creación de una importante fuente de información para la investigación biomédica. Muchas enfermedades complejas tienen sus raíces en las primeras etapas del desarrollo humano."

Talleres dirigidos por Michael Zhang, de la Universidad de Texas, Dallas, y Wei Wang, de la Universidad de California, La Jolla, han contribuido en gran medida al análisis computacional de los datos generados por la epigenética mapeo.

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