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Identifican nuevas regiones frontera dentro del ADN oscuro

23 de mayo de 2011

El estudio publicado en la revista Nature Structural and Molecular Biology subraya que estas regiones, presentes en todos los vertebrados, se han mantenido constantes a lo largo de la evolución Una investigación internacional coordinada por científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla ha descubierto la existencia de señales en el ADN no codificante que identifican y protegen a genes cuya función es esencial durante el desarrollo. Los investigadores han concluido también que, debido a su importancia, estas señales se han mantenido constantes evolutivamente en todos los vertebrados. El trabajo se publica en el último número de la revista Nature Structural and Molecular Biology. “Las señales descubiertas actúan a modo de fronteras o lindes génicos, delimitando el campo de acción de los elementos que regularán la expresión de dichos genes, aislándolos y protegiéndolos de interferencias no deseadas”, explica José Luis Gómez Skarmeta, investigador del CSIC en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (centro mixto del CSIC, la Universidad Pablo de Olavide y la Junta de Andalucía). El genoma de cualquier individuo es una larga secuencia que combina cuatro letras químicas. La secuencia contiene las instrucciones que hicieron posible su desarrollo y las alteraciones que le van a predisponer, en mayor o menor grado, a padecer ciertas enfermedades. Parte del genoma, el llamado ADN codificante, contiene los genes que dan lugar a las proteínas. Para el resto (más del 95%), conocido como ADN no codificante, los científicos aún no son capaces de asignar una función clara. Las fronteras identificadas se enmarcan dentro de este ADN oscuro. “Es como si nuestra lectura actual del genoma fuera la de un poema del que desconocemos la métrica y los signos de puntuación. Estas regiones serían esos signos, que han resultado ser constantes independientemente del tipo celular e incluso del organismo”, explica Fernando Casares, también del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo. De hecho, el trabajo ha demostrado que estas señales se encuentran en todos los vertebrados, lo que implica que se han mantenido constantes a lo largo de la evolución. “Hay numerosas enfermedades debidas a alteraciones en regiones que no codifican genes, pero que contienen regiones reguladoras que controlan la expresión de determinados genes. El problema hasta ahora ha sido determinar cuáles son los genes afectados por las regiones alteradas. Las señales que hemos identificado nos ayudan a asignar regiones reguladoras a sus respectivos genes”, resumen Skarmeta. Un trabajo anterior del mismo grupo ya demostraba que entre un 5% y un 10% de las asociaciones entre mutaciones, genes y enfermedades podrían estar mal asignadas, y conocer la situación y función de estas regiones podría ayudar a subsanar estos errores. “De hecho, el análisis de estas señales podrá servir para ampliar los actuales sistemas de diagnóstico genético”, añade el investigador. A modo de ejemplo, este nuevo trabajo describe la existencia de estas señales alrededor de genes que cuando dejan de funcionar correctamente son responsables de la esclerosis múltiple, una enfermedad neurodegenerativa. Hasta ahora se pensaba que estas mutaciones afectaban al gen más próximo, EVI5. Sin embargo, el trabajo indicaba que varias de estas fronteras génicas separaban a estas mutaciones de EVI5, por lo que éstas deberían afectar a otro gen, que resultó ser GF11. El descubrimiento vuelve a poner de relieve el papel del ADN no codificante, también conocido como ADN basura o ADN oscuro, que representa más del 95% de nuestro genoma y que hasta hace poco se consideraba de escaso interés, ya que no contiene los genes responsables de las proteínas. Sin embargo en los últimos años, los investigadores han descubierto que este ADN contiene muchas de las claves que permiten explicar por qué los genes se activan en determinados momentos del desarrollo, o por qué lo hacen en unas células y no en otras. En el trabajo también han participado investigadores del Centro Nacional de Biotecnología y el Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neira, ambos del CSIC; el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, el Centro de Regulación Genómica de Barcelona, la Universidad Autónoma de México, el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares, el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras y el Instituto de Biología Molecular e Celular (Oporto, Portugal). David Martin, Cristina Pantoja, Ana Fernández Miñán, Christian Valdes-Quezada, Eduardo Moltó, Fuencisla Matesanz, Ozren Bogdanovic, Elisa de la Calle‐Mustienes, Orlando Domínguez, Leila Taher, Mayra Furlan‐Magaril, Antonio Alcina, Susana Cañón, María Fedet, María A Blasco, Paulo S Pereira, Ivan Ovcharenko, Félix Recillas-Targa, Lluís Montoliu, Miguel Manzanares, Roderic Guigó, Manuel Serrano, Fernando Casares3 & José Luis Gómez-Skarmeta. Genome-wide CTCF distribution in vertebrates defines equivalent sites that aid the identification of disease-associated genes. Nature Structural and Molecular Biology. DOI: 10.1038/nsmb.2059 Fuente: Unidad Técnica de Comunicación UPO

Científico de la UPO identifica el centrosoma como punto de origen donde se inicia la mitosis celular

14 de diciembre de 2012

Un grupo de científicos internacionales, en el que participa Víctor Álvarez Tallada, de la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla, describe por primera vez in vivo cuándo, dónde y a qué nivel se inicia la fase de división celular conocida como mitosis. En un artículo, publicado por la revista Nature Cell Biology, estos expertos identifican el centrosoma como el punto de origen de esta actividad, otorgándole además una nueva función relacionada con un cambio morfogenético previo al proceso de separación. Este trabajo supone, además, un avance al mostrar las posibilidades de dos técnicas genéticas de vanguardia en el estudio in vivo de esta materia en células eucariotas. Durante el proceso de división celular existen cuatro fases cíclicas, que van desde la síntesis o duplicación del ADN hasta la separación en dos células hermanas idénticas. “Hasta ahora, existían indicios de que la actividad inicial bioquímica que le dice a la célula ‘divídete’ salía de un punto en concreto, que parecía ser el centrosoma”, señala Álvarez Tallada. Este trabajo confirma de manera rotunda esta idea, otorgándole a esta estructura además nuevas tareas que se suman a su labor principal descrita hasta ahora: nuclear y organizar los microtúbulos. Unas estructuras necesarias para separar físicamente las copias de los cromosomas, de modo que cada célula hermana lleve consigo el mismo código genético. Para desarrollar este trabajo, se han combinado dos de las tecnologías genéticas más vanguardistas, desarrollando un método propio capaz de ofrecer información de gran valor en estudios dinámicos en células eucariotas. Sobre una levadura (Schizosaccharomyces pombe), los investigadores han modificado ciertos genes de modo que pudieran no sólo activar o desactivar su función en base al interés del estudio, sino que además les posibilitaba desplazar las moléculas a cualquier parte del entorno celular. “De este modo se puede demostrar que las actividades vienen de un sitio y en un momento dado. Si pones un elemento donde o cuando no debe estar y ocurre algo que no debe ocurrir, te da pistas, al igual que si la reprimes o si no ‘escucha’ a sus inhibidores” señala Víctor Álvarez. Otra de las aportaciones que realiza esta publicación es añadir al SPB (siglas del inglés spindle pole body), la estructura análoga al centrosoma en levaduras, un papel regulador de un proceso de cambio morfogenético anterior a la mitosis y conocido como NETO. Cuando una célula se divide, cuenta con un polo nuevo y con uno viejo, empezando a crecer por este último. Llega un momento que se activa el crecimiento del otro polo, hito llamado NETO (siglas de new end take off) y que, según los investigadores, viene generado desde el centrosoma con los mismos mecanismos que activan la mitosis. “Este cambio morfogenético se activa en unos umbrales distintos de actividad y probablemente los compañeros de las proteínas que la desarrollan sean diferentes. La gran aportación que hemos hecho en este estudio vienen de esta observación. Hemos visto que esto ocurre en el mismo sitio en el que posteriormente se activa la mitosis y que, de hecho, eso es lo que coordina otros procesos biológicos importantes como la respuesta a estrés o a falta de nutrientes”, afirma el investigador. Según este, aunque el trabajo se realice sobre una levadura, “todos estos procesos están conservados en células humanas y por tanto es importante entenderlos para estudiar su implicación en el desarrollo así como en el origen de múltiples enfermedades genéticas”. Fuente: DUPO

Científicos del CABD demuestran funcionalmente una teoría clave para entender el paso de los animales acuáticos a los terrestres

17 de diciembre de 2012

Un trabajo liderado por investigadores del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (centro mixto de la Universidad Pablo de Olavide, el CSIC y la Junta de Andalucía) demuestra que las aletas de los peces cebra pueden transformarse en estructuras parecidas a las patas de los tetrápodos si se incrementa la actividad de un gen denominado hoxd13. Los resultados, que aparecen publicados en el último número de la revista Developmental Cell, demuestran funcionalmente una teoría clave para entender el paso de los animales acuáticos a los terrestres. La conquista del medio terrestre fue un hito en la historia evolutiva. En esta transición fue crítica la aparición de estructuras óseas distales que formaron lentamente los dedos y la muñeca en los apéndices precursores de las patas de los tetrápodos. “Nuestros experimentos demuestran por primera vez que, si aumentamos los niveles del gen hoxd13 en aletas de peces cebra, se incrementa la aparición de tejido óseo de carácter distal similar al que genera los dedos en animales con patas como nosotros”, explica el investigador José Luis Gómez-Skarmeta. Según Fernando Casares, coautor del estudio e investigador del CABD, el aumento del tejido óseo distal en las aletas de peces cebra va acompañado de una reducción del tejido que forma los radios. “Este hecho se relaciona con el registro fósil, donde, a medida que aumenta la elaboración distal de la aleta, disminuye el tamaño de los radios”, aclara. ADN regulador Los genes Hox, que forman parte de una familia encargada de distinguir las partes del cuerpo durante el periodo embrionario y son esenciales para la formación de los dedos y la muñeca, cuentan con unos niveles de expresión mucho mayores en la zona distal del rudimento embrionario de las patas que en la región de la aleta equivalente. En los últimos años, varios estudios han comprobado que las grandes cantidades de expresión de los Hox en las patas dependen de elementos de ADN reguladores que actúan conjuntamente potenciando su expresión. “Es muy interesante que algunos de estos elementos reguladores no se encuentren en el genoma de los peces, lo que sugiere que ha sido la aparición de nuevos elementos reguladores lo que ha facilitado alcanzar los niveles de expresión de genes Hox requeridos para la formación de los dedos y la muñeca”, indica Gómez-Skarmeta. El trabajo, liderado por estos investigadores del CSIC, demuestra que los peces cebra son también capaces de leer correctamente las instrucciones contenidas en estas regiones reguladoras ausentes de su genoma y específicas de los tetrápodos. “Todos esto datos indican que el ancestro común de los peces y los tetrápodos tenía un genoma preparado para adquirir progresivamente nuevos elementos reguladores que fueron aumentando los niveles de los genes Hox que permitieron el desarrollo de las manos y los pies”, concluye Casares. Freitas, C Gómez-Marín, JM Wilson, F. Casares y JL Gómez-Skarmeta. “Hoxd13 contribution to the evolution of vertebrate appendages”. Developmental Cell. Fuente: DUPO