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Los investigadores desarrollan una nueva forma de controlar los genes
Los científicos han descubierto una forma de activar o desactivar los genes dentro de las células de levadura y humanas mediante el control del punto en el que el ADN se copia en el ARN mensajero, según un estudio publicado en la revista. Biología sintética ACS.
Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) dicen que este descubrimiento podría permitir a los científicos comprender mejor el papel de los genes, facilitar el diseño de las células y conducir a mejores medicamentos y tratamientos.
El nuevo método se basa en un sistema llamado CRISPR, que se compone de dos componentes. La primera es una proteína que "se une y corta el ADN", mientras que el segundo componente es una cadena corta de ARN que guía a la proteína a la ubicación requerida dentro del genoma.
"El sistema CRISPR es bastante poderoso ya que puede dirigirse a diferentes regiones de unión al ADN basadas en la simple codificación de estos ARN guía", dice Timothy Lu, profesor asistente de ingeniería eléctrica, informática e ingeniería biológica en el MIT.
"Simplemente reprogramando la secuencia de ARN, puede dirigir esta proteína a cualquier ubicación que desee en el genoma o en un circuito sintético", agrega.
CRISPR utilizado como un 'factor de transcripción'
Para el estudio, los investigadores decidieron usar CRISPR para controlar la transcripción génica, el proceso mediante el cual se copia una secuencia de ADN en el ARN mensajero (ARNm). Esto lleva a cabo las instrucciones del gen.
Las proteínas conocidas como "factores de transcripción" regulan fuertemente la transcripción, explican los investigadores. Estas proteínas se unen a ciertas secuencias de ADN en la "región promotora" del gen, luego inician o bloquean las enzimas necesarias para copiar el gen en el ARNm.
Para usar el CRISPR como factor de transcripción, los investigadores modificaron la proteína CRISPR estándar, llamada Cas9, para asegurar que ya no se "corta" el ADN después de unirse a él. También se agregó un segmento a la proteína que desencadena o inhibe la expresión génica al modificar la maquinaria transcripcional de la célula.
Los investigadores también entregaron un gen para una "guía de ARN" a las células objetivo con el fin de empujar Cas9 a la región correcta. La guía de ARN funciona correspondiendo a una secuencia de ADN en el promotor del gen que desean activar.
La transcripción de genes podría activarse o desactivarse
El resultado del estudio reveló que una vez que la guía de ARN y la proteína Cas9 se unen dentro de la célula diana, los investigadores podrían apuntar con precisión al gen correcto y activar la transcripción.
Además, se sorprendieron al descubrir que este proceso también podría usarse para bloquear la transcripción de genes cuando se dirigen a un área diferente del gen.
"Esto es bueno, ya que le permite hacer una regulación positiva y negativa con la misma proteína, pero con diferentes ARN guía dirigidos a diferentes posiciones en el promotor", dice el Prof. Lu.
'Construcción más fácil de circuitos sintéticos'
Los investigadores agregan que este sistema es mucho más flexible y fácil de usar en comparación con otros sistemas de control de la transcripción basados ??en proteínas de unión al ADN.
El Prof. Lu dice:
"Hay mucha flexibilidad con CRISPR, y realmente proviene del hecho de que no tiene que dedicar más tiempo a la ingeniería de proteínas. Simplemente puede cambiar la secuencia de ácidos nucleicos de los ARN.
Creo que va a ser mucho más fácil construir circuitos sintéticos. Debería aumentar la escala y la velocidad a la que podemos construir una variedad de circuitos sintéticos en células de levadura y células de mamíferos ".
El nuevo sistema también ha sido creado para que pueda ser inducido por ciertas moléculas pequeñas que se pueden agregar a la célula, como los azúcares, dicen los investigadores.
Para llevar a cabo este proceso, los genes fueron diseñados para ARN de guía para garantizar que solo se producen en presencia de la molécula pequeña. Agregan que si no hay una molécula pequeña, no hay una guía de ARN, lo que significa que el gen objetivo no se altera.
El Prof. Lu señala que este tipo de control puede resultar útil para estudios posteriores que analicen el papel de los genes que se producen de forma natural al encenderlos y apagarlos a lo largo de diferentes puntos de progresión o desarrollo de la enfermedad.
Agrega que los siguientes pasos de esta investigación son construir circuitos sintéticos avanzados que puedan "tomar decisiones" en base a una variedad de entradas del entorno de una célula.
"Nos gustaría poder escalar esto y demostrar los circuitos más complejos que cualquier persona haya construido en levaduras y células de mamíferos", dice el Prof. Lu.
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