Nuevas técnicas determinan mejor cómo el ADN viral antiguo influye en los genes humanos
Ahora se puede identificar cuáles de nuestros genes están influenciados por fragmentos de ADN que los virus dejan en nuestro código genético.
Hace mucho tiempo que se sabe que los virus se reproducen utilizando la maquinaria genética de las células que invaden. Como parte de ese proceso a lo largo del tiempo, estos microorganismos han dejado atrás miles de secuencias de ADN, llamadas transposones, en todo el material genético (genomas) en muchas formas de vida, incluidos ratones y humanos, dicen los autores del estudio. Los estudios establecieron hace décadas la idea de que algunas de estas inserciones virales han llegado a desempeñar un papel en la acción de los genes.
La determinación de qué transposones regulan qué genes, sin embargo, ha demostrado ser un desafío, ya que los transposones pueden influir en un gen cercano o uno que se encuentra muy lejos en la cadena molecular del ADN.
Publicado en Genome Biology, el nuevo estudio describe métodos que capturan más información sobre la ubicación e influencia de las inserciones virales en los genomas, identificando genes potencialmente controlados por transposones activos (la mayoría están silenciados por los mecanismos de defensa de nuestras células).
"Uno de los hallazgos interesantes de nuestro estudio es que un solo transposón puede controlar más de un gen y que un gen puede ser regulado por más de un transposón, lo que aumenta la complejidad del impacto potencial de los transposones en la salud y la enfermedad. [...] Además, las inserciones virales de la misma familia interactúan preferentemente entre sí, posiblemente reforzando su impacto en la actividad genética", dice la autora del estudio Jane Skok, la Dra. Sandra y Edward H. Meyer de Radiación Oncológica en el Centro de Cáncer Perlmutter de la Universidad de Nueva York Langone Health.
Vista de la realidad genética
Durante décadas después del descubrimiento del ADN, los investigadores pensaron principalmente en la genética en términos de genes, las piezas o secuencias de ADN que codifican instrucciones para construir proteínas en las células. Luego, los científicos descubrieron que los genes representan solo el 2 por ciento de nuestro ADN y que la mayor parte de la complejidad genética proviene del vasto código no genético, que influye cuando los genes se activan o desactivan.
Además, se descubrió que la mitad de ese código no genético proviene de inserciones de ADN viral. En consecuencia, dicen los autores, la variación genética y el potencial de errores que causan enfermedades, se produce en los transposones, así como en los genes.
Los resultados actuales se basan en el descubrimiento de que fragmentos de ADN, llamados potenciadores, controlan la actividad de los genes. Estos potenciadores pueden separarse de sus genes diana por una larga distancia en una cadena de ADN lineal, pero pueden curvarse en el espacio 3D para interactuar con otra sección de la cadena formando bucles. Luego surgieron pruebas de que algunos de estos potenciadores de bucle pueden ser partes de secuencias de transposones virales.
Pero aquellos que intentaban entender el papel de estos potenciadores enfrentaron un problema.
Las inserciones de transposones ocurren en muchos sitios y, por lo tanto, son repeticiones del mismo código de ADN (no único). Sin embargo, los estudios de asociación del genoma popular se basan en encontrar un vínculo entre una pieza única de ADN y el riesgo de una enfermedad. Por lo tanto, las secuencias de repetición generalmente se ignoran porque no está claro cuál de estos sitios de inserción múltiple está interactuando con un gen relacionado con la enfermedad en particular.
La evidencia experimental respalda la idea de que para ejercer influencia, los potenciadores deben hacer contacto físico con sus genes objetivo a través de la formación de bucles. La identificación de tales interacciones entre diferentes piezas de ADN fue posible en 2002 con el desarrollo de una técnica llamada captura de conformación cromosómica.
El estudio actual describe dos variaciones de esta tecnología, llamadas colectivamente 4TRAN, que aprovechan la naturaleza repetitiva de los transposones para capturar sus interacciones. Las técnicas proporcionan evidencia directa de que algunos transposones ejercen un control a largo plazo de los genes mediante el bucle.
Una de las nuevas técnicas, 4TRAN-PCR, demostró ser capaz de encontrar todas las interacciones que involucran a miembros de una familia de transposones que contienen una secuencia de ADN particular, lo que permite a los investigadores contar los cientos o miles de lugares donde ocurren dichos transposones. El método demostró que es más probable que los transposones interactúen con el ADN en vecindarios locales (dominios topológicamente asociados), pero también que participan en interacciones de largo alcance determinadas por el estado de activación de los compartimentos en los que se encuentran.
La segunda técnica, Capture 4TRAN, adjuntó sondas a cada miembro de una familia viral que, en combinación con otros trucos, permitieron al equipo determinar la influencia de cualquier copia de transposón individual en un gen o genes específicos.
Por ejemplo, el estudio mostró que algunas de las 7.200 copias de ADN repetitivo que dejó la familia viral MER41, que infectó a nuestros ancestros primates hace 60 millones de años, ahora sirven como potenciadores que activan los genes del sistema inmunológico a través de contactos de ADN de largo alcance. por bucle. Irónicamente, los genes diana en este caso actúan para combatir, de todas las cosas, los virus.
En el futuro, el equipo ya ha iniciado experimentos que buscan identificar redes de interacciones entre transposones y genes que son diferentes en las células cancerosas que en las células sanas. @mundiario
