31 de julio de 2020

Detallan el funcionamiento interno del genoma humano

Detallan el funcionamiento interno del genoma humano
Adn - PIXABAY - ARCHIVO

MADRID, 31 Jul. (EUROPA PRESS) -

El Proyecto Enciclopedia de Elementos de ADN (ENCODE, por sus siglas en inglés) es un esfuerzo mundial para comprender cómo funciona el genoma humano que ha agregado millones de "interruptores" de ADN candidatos de los genomas humanos y de ratón que parecen regular cuándo y dónde se activan los genes, y un nuevo registro que asigna una parte de estos interruptores de ADN a categorías biológicas útiles.

El proyecto también ofrece nuevas herramientas de visualización para ayudar en el uso de los grandes conjuntos de datos de ENCODE. Los últimos resultados del proyecto se publican en 'Nature', acompañados de 13 estudios adicionales en profundidad publicados en otras revistas importantes. ENCODE está financiado por el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, parte de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos.

"Una de las principales prioridades de ENCODE 3 fue desarrollar medios para compartir datos de los miles de experimentos de ENCODE con la comunidad de investigación en general para ayudar a ampliar nuestra comprensión de la función del genoma --señala el director del NHGRI Eric Green--. Las herramientas de búsqueda y visualización ENCODE 3 hacen que estos datos sean accesibles, avanzando así los esfuerzos en la ciencia abierta".

Para evaluar las funciones potenciales de diferentes regiones de ADN, los investigadores de ENCODE estudiaron procesos bioquímicos que generalmente están asociados con los interruptores que regulan los genes.

Este enfoque bioquímico es una forma eficiente de explorar todo el genoma de manera rápida y completa. Este método ayuda a localizar regiones en el ADN que son "elementos funcionales candidatos": regiones de ADN que se predice que son elementos funcionales en función de estas propiedades bioquímicas. Los candidatos pueden ser probados en experimentos adicionales para identificar y caracterizar sus roles funcionales en la regulación génica.

"Un desafío clave en ENCODE es que diferentes genes y regiones funcionales están activos en diferentes tipos de células --destaca Elise Feingold, asesora científica para la implementación estratégica en la División de Ciencias del Genoma en NHGRI y líder en ENCODE para el instituto--. Esto significa que necesitamos analizar una gran y diversa cantidad de muestras biológicas para trabajar en un catálogo de elementos funcionales candidatos en el genoma".

Se han realizado progresos significativos en la caracterización de genes que codifican proteínas, que comprenden menos del 2% del genoma humano. Los investigadores saben mucho menos sobre el 98% restante del genoma, incluido cuánto y qué partes de él realizan otras funciones. ENCODE está ayudando a llenar este vacío de conocimiento significativo.

El cuerpo humano está compuesto por billones de células, con miles de tipos. Si bien todas estas células comparten un conjunto común de instrucciones de ADN, los diversos tipos de células llevan a cabo funciones distintas al usar la información codificada en el ADN de manera diferente.

Las regiones de ADN que actúan como interruptores para activar o desactivar los genes, o sintonizar los niveles exactos de actividad genética, ayudan a impulsar la formación de distintos tipos de células en el cuerpo y gobiernan su funcionamiento en la salud y la enfermedad.

Durante la tercera fase de ENCODE recientemente completada, los investigadores realizaron casi 6.000 experimentos, 4.834 en humanos y 1.158 en ratones, para iluminar los detalles de los genes y sus reguladores potenciales en sus respectivos genomas.

Los investigadores de ENCODE 3 estudiaron el desarrollo de tejidos embrionarios de ratones para comprender la línea de tiempo de varios cambios genómicos y bioquímicos que ocurren durante el desarrollo del ratón. Los ratones, debido a su similitud genómica y biológica con los humanos, pueden ayudar a informar nuestra comprensión de la biología y las enfermedades humanas.

Estos experimentos en humanos y ratones se llevaron a cabo en varios contextos biológicos. Los investigadores analizaron cómo las modificaciones químicas del ADN, las proteínas que se unen al ADN y el ARN (una molécula hermana del ADN) interactúan para regular los genes.

Los resultados de ENCODE 3 también ayudan a explicar cómo las variaciones en las secuencias de ADN fuera de las regiones codificadoras de proteínas pueden influir en la expresión de genes, incluso los genes ubicados lejos de una variante específica.

"Los datos generados en ENCODE 3 aumentan drásticamente nuestra comprensión del genoma humano --asegura Brenton Graveley, profesor y presidente del Departamento de Genética y Ciencias del Genoma de UCONN Health--. El proyecto ha agregado una resolución y claridad tremendas para los tipos de datos anteriores, como las proteínas de unión al ADN y las marcas de cromatina, y nuevos tipos de datos, como las interacciones de ADN de largo alcance y las interacciones proteína-ARN".

Como una nueva característica, los investigadores de ENCODE 3 crearon un recurso que detalla diferentes tipos de regiones de ADN y sus correspondientes funciones candidatas. Una herramienta basada en la web llamada PANTALLA permite a los usuarios visualizar los datos que respaldan estas interpretaciones.

El Proyecto ENCODE comenzó en 2003 y es un extenso esfuerzo de investigación colaborativo que involucra a grupos en todo los Estados Unidos e internacionalmente, que comprende más de 500 científicos con experiencia diversa. Se ha beneficiado y basado en décadas de investigación sobre regulación génica realizada por investigadores independientes de todo el mundo.

Los investigadores de ENCODE han creado un recurso comunitario, asegurando que los datos del proyecto sean accesibles para cualquier investigador para sus estudios. Estos esfuerzos en la ciencia abierta han dado como resultado más de 2.000 publicaciones de investigadores que no son de ENCODE que utilizaron datos generados por el Proyecto ENCODE.

"Esto demuestra que la enciclopedia es ampliamente utilizada, que es lo que siempre habíamos buscado --celebra el doctor Feingold--. Muchas de estas publicaciones están relacionadas con enfermedades humanas, lo que demuestra el valor del recurso para relacionar el conocimiento biológico básico con la investigación en salud".

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