Hoy en Revista Dosis

Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Florida, en Estados Unidos, ha descubierto un misterio sin resolver de hace décadas acerca de cómo se regula un proceso celular crítico y qué podría significar para el futuro estudio de la genética. En las células, el ADN y su material asociado se replican a intervalos regulares, un proceso esencial para todos los organismos vivos. Esto contribuye a todo tipo de procesos, desde cómo responde el cuerpo a las enfermedades hasta al color del cabello.

La replicación del ADN se identificó a fines de la década de 1950, pero desde entonces científicos de todo el mundo se han quedado cortos intentando entender exactamente cómo se regulaba este proceso; pero ahora lo saben. Los investigadores David Gilbert, profesor de Biología Molecular J. Herbert Taylor, y el estudiante de doctorado Jiao Sima publican este jueves un artículo en la revista ‘Cell’ que muestra que hay puntos específicos a lo largo de la molécula de ADN que controlan la replicación.

“Ha sido todo un misterio –resalta Gilbert–. La replicación parecía resistente a todo lo que intentamos hacer para perturbarla. La describimos en detalle, mostramos que cambia en diferentes tipos de células y que está alterada en la enfermedad. Pero hasta ahora, no pudimos encontrar la pieza final, los elementos de control o las secuencias de ADN que la controlan”.

En particular, la cátedra de Gilbert es en honor a un exprofesor del Estado de Florida llamado J. Herbert Taylor, quien demostró cómo se duplican los diferentes segmentos de cromosomas a fines de la década de 1950 y publicó más de 100 artículos sobre la estructura y replicación de los cromosomas. Aproximadamente, 60 años después, Gilbert ha determinado cómo se regula la replicación.

Sima había estado trabajando con Gilbert en el laboratorio y contaba con cerca de cien mutaciones genéticas en moléculas de ADN, esperando ver algún tipo de resultado que explicara mejor cómo funcionaba el proceso de replicación. Gilbert y Sima examinaron un solo segmento del ADN con la resolución 3D más alta posible y vieron tres secuencias a lo largo de la molécula de ADN tocándose entre sí con frecuencia.

Tres elementos clave

Después, los investigadores utilizaron CRISPR, una sofisticada tecnología de edición de genes, para eliminar estas tres áreas simultáneamente. Y con ello, encontraron que estos tres elementos juntos eran la clave para la replicación del ADN. “La eliminación de estos elementos modificó el tiempo de replicación del segmento desde el principio hasta el final del proceso”, dice Gilbert.

Además del efecto en el tiempo de replicación, la eliminación de los tres elementos hizo que la estructura 3D de la molécula de ADN cambiara dramáticamente. “Por primera vez, hemos identificado secuencias específicas de ADN en el genoma que regulan la estructura de la cromatina y el tiempo de replicación –apunta Sima–. Estos resultados reflejan un posible modelo de cómo el ADN se pliega dentro de las células y cómo estos patrones de plegamiento podrían afectar a la función de los materiales hereditarios”.

Entender mejor cómo se regula la replicación del ADN abre nuevos caminos de investigación en genética. Cuando se modifica el tiempo de replicación, como ocurrió en el experimento de Gilbert y Sima, se puede cambiar completamente la forma en que se interpreta la información genética de una célula. Esto podría convertirse en información crucial a medida que los científicos abordan enfermedades complicadas en las que se interrumpe el tiempo de replicación.

“Si duplicas en un lugar y momento diferente, podrías ensamblar una estructura completamente distinta –apunta Gilbert–. Una célula tiene diferentes cosas disponibles en distintos momentos. Cambiar el momento en el que se replica algo altera el empaquetamiento de la información genética”.

Fuente: Europa Press / COFA

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Una nueva prueba de biomarcadores desarrollada por investigadores del Centro Integral del Cáncer de Georgetown, en Estados Unidos, y sus colegas puede ayudar a predecir, con una certeza de hasta 90 por ciento, qué compuestos químicos pueden causar daño en el ADN que podría provocar cáncer, según se informa en un artículo publicado este lunes en ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’.

Las pruebas de laboratorio actuales que evalúan la posible toxicidad en humanos debido a la exposición a compuestos químicos a menudo resultan en un alto número de resultados falsos positivos de agentes que pueden inducir daño en el ADN. Muchos de estos resultados positivos pueden reflejar toxicidad celular a altas dosis químicas en lugar de la genotoxicidad real (daño al ADN o a los genes), de forma que estos resultados falsos positivos a menudo conducen a pruebas de seguimiento costosas y que requieren mucho tiempo.

La falta de una prueba precisa, rápida y de alto rendimiento que evalúe la genotoxicidad ha sido un cuello de botella importante en el desarrollo de nuevos fármacos, así como en los ensayos sobre sustancias por parte de compañías químicas, cosméticas y agrícolas, dice uno de los investigadores de este trabajo, Albert J. Fornace Jr., profesor en los departamentos de Bioquímica y Biología Molecular y Celular, Oncología y Medicina Radiológica de la Facultad de Medicina de la Universidad de Georgetown, y miembro del Centro Integral Lombardi sobre Cáncer de Georgetown, en Estados Unidos.

Esta necesidad se ve agravada por el hecho de que miles de productos químicos ya en uso han tenido poca evaluación toxicológica, si es que han tenido alguna, agrega. “Además, existe un mandato creciente para reducir las pruebas en animales”, dice Fornace, señalando que, en la Unión Europea, ya están prohibidas las pruebas con animales para ingredientes en productos cosméticos.

DETECCIÓN DE ALTO RENDIMIENTO

La nueva prueba, un panel de biomarcadores denominado TGx-DDI, se basa en genes que se transcriben o expresan activamente en una célula. Estos genes reflejan vías particulares que responden a varios tipos de estrés y pueden proporcionar más información sobre cómo las células responden a un tipo particular de lesión, en particular daño al ADN.

Aunque ha habido muchos estudios que han utilizado la expresión génica para medir las respuestas a las lesiones, una característica clave del enfoque actual es el desarrollo de un panel de biomarcadores de genes que puedan identificar el estrés debido al daño en el ADN.

Después de haber desarrollado el sólido panel de biomarcadores, un consorcio de investigadores académicos, gubernamentales y de la industria, organizado por el Instituto de Ciencias de la Salud y el Medio Ambiente, una organización sin fines de lucro a nivel mundial, seleccionó muchos productos químicos y medicamentos que representan distintas clases de sustancias tóxicas.

Los productos químicos incluían agentes conocidos que dañan el ADN, productos químicos que se sabe que son negativos para la genotoxicidad y no causan cáncer, y productos químicos que se conoce que no causan cáncer, pero que dieron resultados positivos en ensayos de genotoxicidad de laboratorio más antiguos.

Todos los agentes que dañan el ADN dieron positivo con la nueva prueba. Todos los productos químicos que se sabe que son negativos para la genotoxicidad y que no causaron cáncer dieron resultados negativos. Es importante destacar que nueve de cada diez resultados fueron negativos para los productos químicos que se sabe que no desatan cáncer, pero que mostraron un resultado positivo en las pruebas de genotoxicidad de laboratorio convencionales.

“En comparación con las pruebas más antiguas, nuestro enfoque permite una detección muy precisa y de alto rendimiento de los compuestos químicos que causan daño en el ADN y, potencialmente, cáncer en los humanos”, concluye Fornace.

Fuente: El Economista – España

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Jueves, 26 Octubre 2017 13:57

Una nueva técnica CRISPR edita ARN

Las posibilidades de edición genética siguen ampliándose. Dos nuevos trabajos, publicados en Science y Nature presentan una versión de CRISPR que edita ARN en vez de ADN y un nuevo editor de bases.

David Cox, Feng Zhang y sus colaboradores, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge (Estados Unidos), desarrollaron una nueva versión de la herramienta de edición genética CRISPR que ejerce su acción sobre el ARN. Entre otras ventajas, esta alternativa a la edición del ADN ampliaría el marco temporal para la edición en organismos vivos. Por ejemplo, podría ejecutarse durante periodos clave del desarrollo. Sus resultados se publican en Science.

Los investigadores caracterizaron nuevas subfamilias de la enzima Cas y descubrieron una versión activa de Cas13, llamada Cas13b. Diseñaron una versión de Cas13b para llevar a cabo la edición de ARN programable, proceso que denominaron Repair.

Utilizando Repair lograron la edición dirigida de bases de ARN específicas con una eficiencia que variaba entre el 20 y el 40 por ciento, pero que podía llegar al 89 por ciento en ciertos casos. Con el diseño de la variante Repairv2 consiguieron una especificidad 900 veces superior, manteniendo una edición de ARN resistente y precisa.

Para probar su configuración, los investigadores utilizaron Repairv2 para modificar secuencias completas de ARN que contenían mutaciones conocidas.

Los autores afirman que Cas13b puede corregir múltiples variantes que por sí solas no tienen por qué alterar el riesgo de enfermedad, pero que en su conjunto podrían tener efectos aditivos y un potencial modificador patologías.

Conversión de A*T en G*C
En el artículo que se publica en Nature, David Liu, de la Universidad de Harvard y el Instituto Médico Howard Hughes (Estados Unidos) y su equipo explican cómo han conseguido transformar directamente el par de bases A*T en G*C. Este tipo de alteración de la secuencia de nucleótidos del ADN está implicado en aproximadamente la mitad de las enfermedades humanas asociadas a mutaciones puntales.

Liu y sus colaboradores describieron el año pasado el desarrollo de un método de edición de bases relacionado con CRISPR-Cas9 que podía cambiar pares de bases G*C en T*A sin causar deleciones aleatorias o inserciones en el genoma. Pero hasta ahora no había sido posible convertir A*T en G*C. En el nuevo estudio, los investigadores muestran cómo lo han conseguido gracias una nueva clase de editores de base adenina (ABE).

Con ese nuevo ABE se reorganizan los átomos de la adenina diana para que se asemeje a guanina, de modo que la maquinaria celular arregle la otra hebra de ADN para completar la conversión del par de bases. Según los autores, el cambio es permanente y no se produce ninguna inserción, deleción, traslocación o conversión de bases detectable.

Fuente: Diario Médico – España

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