¿Qué hacen los genes? - Nueva visión

Es de conocimiento común que para hacer un trabajo bien, uno requiere las herramientas adecuadas. Cada célula en el cuerpo tiene un trabajo o función particular; por ejemplo, las células pancreáticas tienen que producir insulina, mientras que las células en la retina del ojo tienen que percibir la luz y el color. Las "herramientas" correctas para las células son proteínas codificado por genes, es decir, los genes "correctos" para el trabajo solo se activan en celdas particulares donde se necesitan. Sin embargo, del mismo modo que usar la herramienta incorrecta para el trabajo puede terminar en un desastre, lo mismo se aplica si los genes incorrectos se activan en una celda.
Los científicos han sabido por años que activar los genes equivocados puede, en algunos casos, causar enfermedades graves, incluido el cáncer. También saben que los factores de transcripción, es decir, las proteínas específicas que se activan o desactivan en las células, dependiendo de si se unen o no al ADN cercano, actúan como un interruptor, por lo que "conectado" significa que se unen al ADN y 'fuera' no lo hacen.
De acuerdo con un estudio publicado en la edición del 12 de abril de Naturaleza, Equipo de científicos liderado por UNC, los factores de transcripción no actúan como un interruptor "on-off", su comportamiento vinculante es de hecho considerablemente más complejo.
El profesor Jason Lieb, PhD, autor principal del estudio y miembro de UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center, explica:

"Esta es una nueva forma de ver cómo se controlan los genes. Desde hace un tiempo, existen mapas moleculares que muestran la ubicación de las proteínas unidas al ADN, como una hoja de ruta. Por primera vez, podemos mostrar el equivalente molecular de un informe de tráfico en tiempo real ".

Cuando se trabaja con levadura, el equipo de UNC descubrió que el proceso de unión de los factores de transcripción implica más que estar ligado al ADN o no, es dinámico y puede 'caminar', lo que significa que no se produce ningún proceso de transcripción hacia adelante. El equipo hipotetiza que dentro de este proceso, puede haber un "embrague" molecular que convierta la "treadmilling" a un estado estable y luego adelante el proceso de transcripción para completar el encendido del gen.
Lieb, quien también es director del Centro de Ciencias del Genoma de Carolina, explica:

"Este descubrimiento es emocionante porque desarrollamos una nueva forma de medir y calcular cuánto tiempo se asocia una proteína con todos los genes que regula. Esto es importante porque representa un nuevo paso en el proceso de cómo se regulan los genes. cada nuevo paso, hay oportunidades para nuevos mecanismos de regulación. Encontramos que las proteínas que se unen en el estado estable se asocian con altos niveles de transcripción de genes. Creemos que si podemos regular la transición entre 'treadmilling' y unión estable, puede regular el resultado en términos de expresión génica. En última instancia, este tipo de regulación podría ser importante para la medicina genética, una nueva forma de regular los "interruptores" que activan o desactivan la expresión genética asociada con la enfermedad ".

Los investigadores decidieron realizar una competencia controlada entre dos copias del mismo factor de transcripción que cada una tenía una etiqueta molecular única. Permitieron que una de las proteínas se uniera a todos sus objetivos génicos antes de introducir la segunda copia, y midieron el tiempo que tomó para que la proteína residente fuera reemplazada por el factor de transcripción de la competencia. Luego usaron esta información para calcular el tiempo de residencia en cada ubicación del genoma.
Colin Lickwar, MS, primer autor del artículo, comenta:

"No sabíamos si el tiempo de residencia era importante, pero descubrimos que el tiempo de residencia era un indicador mucho mejor de si un gen se activaba o desactivaba que las medidas anteriores de unión". Anthony Carter, PhD, del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de Salud, explica: "Al adoptar un enfoque interdisciplinario que incorpora el uso de herramientas de modelado matemático, el Dr. Lieb arrojó nueva luz sobre un proceso celular fundamental, la capacidad para cambiar rápidamente entre estados activos e inactivos de expresión génica. Los hallazgos pueden ofrecer nuevos conocimientos sobre cómo las células responden a las señales de desarrollo y cómo se adaptan a las cambiantes condiciones ambientales ".

Escrito por Petra Rattue