La eliminación de un solo gen provoca mutaciones en todo el genoma

Jenga, un juego con bloques de madera apilados uno sobre otro, requiere que los jugadores eliminen partes individuales de toda la estructura, lo que a veces resulta en un desequilibrio. Del mismo modo, los investigadores han descubierto que la eliminación de un solo gen en células de levadura puede ejercer presión sobre el genoma para compensar el desequilibrio, lo que da como resultado la mutación de otro gen.

El equipo, de la Universidad Johns Hopkins en Maryland, dice que esto podría tener importantes consecuencias sobre cómo se realiza el análisis genético en humanos.

Debido a la forma en que el ADN se conserva en todas las especies, los investigadores dicen que sus hallazgos se publicaron en la revista Celda Molecular - podría ser aplicable a la genética humana, en particular para ciertas áreas de investigación, como el cáncer.

Su investigación agrega nueva evidencia de que los genomas, la suma de los genes de las especies, operan de manera interconectada, de modo que la eliminación de una sola parte podría estresar a todo el sistema, lo que provocó que otra parte mutara como resultado.

J. Marie Hardwick, profesor de microbiología molecular e inmunología en la Facultad de Salud Pública Bloomberg de la Universidad Johns Hopkins, dice:

"La eliminación de cualquier gen dado por lo general da como resultado que uno, o a veces dos, genes específicos sean 'deformados' en respuesta. Emparejar el gen originalmente eliminado con el gen que fue mutado secundariamente nos dio una lista de interacciones genéticas que en gran parte se desconocían antes. "

Ella dice que este trabajo "tiene el potencial de transformar el campo de la genética del cáncer", señalando que alentaría a los investigadores a tener un mayor escrutinio en los análisis genéticos, ya que sin saberlo podrían atribuir algo a un gen que mutaron, mientras que podría deberse a un mutación secundaria.

Las mutaciones secundarias afectan la supervivencia celular

Hardwick y su equipo trabajaron con la levadura porque es fácil "eliminar" o eliminar cualquier gen en particular. Querían saber si dentro de una cepa determinada de levadura, cada célula tiene la misma secuencia genética que las otras células, como se pensaba anteriormente.

"Sabemos, por ejemplo, que dentro de un tumor dado, diferentes células tienen diferentes mutaciones o versiones de un gen", dice Hardwick. "Entonces parecía plausible que otras poblaciones celulares exhibieran una diversidad genética similar".

Después de elegir al azar 250 cepas de levadura de un solo knockout, el equipo generó seis sub-cepas que se derivaron de una sola célula de levadura en el lote original. Después de esto, ponen cada sub-cepa a través de una "prueba de estrés".

Cuando aumentaron gradualmente la temperatura durante unos minutos, notaron que algunas cepas secundarias murieron porque no podían soportar el estrés.

Luego, cuando examinaron los genes, encontraron que cada una de las sub-cepas que murieron también tenía una mutación en otro gen, lo que los llevó a concluir que las células en cada cepa de los knockouts de un solo gen no comparten todas una idéntica secuencia genética

En general, encontraron que el 77% de todas las cepas knockout adquirieron una o dos mutaciones posteriores que afectan la supervivencia celular o el crecimiento excesivo.

En efecto, la mutación de un solo gen podría causar un "desequilibrio genómico, con consecuencias suficientes para impulsar cambios genéticos adaptativos".

Potencial para identificar 'primeras mutaciones en tumores'

El campo de la genética del cáncer pronto podría ser transformado por estos hallazgos, dice Hardwick:

"Habíamos estado pensando en el cáncer como el progreso de una mutación inicial en un gen supresor de tumores, seguido de mutaciones adicionales que ayudan al cáncer a prosperar. Nuestro trabajo proporciona pruebas contundentes de que una sola de esas 'mutaciones adicionales' podría ser lo primero y activa. provocar las mutaciones observadas en los genes supresores de tumores ".

Ella y sus colegas creen que pueden encontrar un porcentaje aún mayor de cepas de doble mutación al enfatizar la levadura de otras maneras.

"Esencialmente un gen, cuando está mutado, tiene el poder de alterar otros genes en el genoma", agrega Hardwick.

Ella nota que, sorprendentemente, el crecimiento alterado de las sub-cepas fue más frecuentemente debido a las mutaciones secundarias, no al knockout original, y la mayoría de esas mutaciones secundarias se produjeron en genes que causan cáncer en humanos.

Hardwick y su equipo esperan que sus "hallazgos en levadura ayuden a identificar estas 'primeras' mutaciones en tumores".

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