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La nueva plataforma de edición del epigenoma permite una programación precisa de modificaciones epigenéticas

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La nueva plataforma de edición del epigenoma permite una programación precisa de modificaciones epigenéticas

Los investigadores han desarrollado una nueva plataforma de edición del epigenoma que permite la manipulación precisa de las marcas de cromatina, revelando su impacto directo en la expresión genética y desafiando la comprensión previa de los mecanismos reguladores de los genes.

Un estudio del grupo Hackett del EMBL de Roma ha llevado al desarrollo de una potente tecnología de edición epigenética, que abre la posibilidad de programar con precisión modificaciones de la cromatina.

Comprender cómo se regulan los genes a nivel molecular es un desafío central en la biología moderna. Este complejo mecanismo está impulsado principalmente por la interacción entre proteínas llamadas factores de transcripción, ADN regiones reguladoras y modificaciones epigenéticas: alteraciones químicas que cambian la estructura de la cromatina. El conjunto de modificaciones epigenéticas del genoma de una célula se denomina epigenoma.

Avances en la edición del epigenoma.

En un estudio publicado hoy (9 de mayo) en genética natural, científicos del grupo Hackett del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Roma han desarrollado una plataforma modular de edición del epigenoma, un sistema para programar modificaciones epigenéticas en cualquier parte del genoma. El sistema permite a los científicos estudiar el impacto de cada modificación de la cromatina en la transcripción, el mecanismo por el cual los genes se copian en ARNm para impulsar la síntesis de proteínas.

Se cree que las modificaciones de la cromatina contribuyen a la regulación de procesos biológicos clave como el desarrollo, la respuesta a señales ambientales y las enfermedades.

Kit de herramientas de edición epigenética

Representación creativa de la caja de herramientas de edición epigenética: cada edificio representa el estado epigenético de un solo gen (las ventanas oscuras son genes silenciosos, las ventanas iluminadas son genes activos). Crane ilustra el sistema de edición epigenética que permite la deposición de novo de marcas de cromatina en cualquier ubicación genómica. Marzia Munafò

Para comprender los efectos de las marcas de cromatina específicas en la regulación genética, estudios previos han mapeado su distribución en los genomas de tipos de células sanas y enfermas. Al combinar estos datos con el análisis de la expresión genética y los efectos conocidos de la alteración de genes específicos, los científicos han asignado funciones a estas marcas de cromatina.

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Sin embargo, ha resultado difícil determinar la relación causal entre las marcas de cromatina y la regulación genética. El desafío es analizar las contribuciones individuales de los muchos factores complejos involucrados en dicha regulación: marcas de cromatina, factores de transcripción y secuencias reguladoras de ADN.

Avance en la tecnología de edición del epigenoma

Los científicos del grupo Hackett han desarrollado un sistema modular de edición del epigenoma para programar con precisión nueve marcas de cromatina biológicamente importantes en cualquier región deseada del genoma. El sistema se basa en CRISPR, una tecnología de edición del genoma ampliamente utilizada que permite a los investigadores realizar cambios en ubicaciones específicas del ADN con alta precisión y precisión.

Estas alteraciones precisas les permitieron analizar cuidadosamente las relaciones causa-consecuencia entre las marcas de cromatina y sus efectos biológicos. Los científicos también diseñaron y utilizaron un «sistema informador», que les permitió medir los cambios en la expresión genética a nivel unicelular y comprender cómo los cambios en la secuencia del ADN influyen en el impacto de cada marca de cromatina. Sus resultados revelan el papel causal de una serie de importantes marcas de cromatina en la regulación genética.

Hallazgos clave y direcciones futuras

Por ejemplo, los investigadores descubrieron una nueva función para H3K4me3, una marca de cromatina que antes se pensaba que era el resultado de la transcripción. Observaron que H3K4me3 en realidad puede aumentar la transcripción por sí solo si se agrega artificialmente a ubicaciones específicas del ADN.

«Este es un resultado extremadamente emocionante e inesperado que va en contra de todas nuestras expectativas», dijo Cristina Policarpi, becaria postdoctoral en el grupo Hackett y científica principal del estudio. “Nuestros datos apuntan a una red reguladora compleja, en la que varios factores determinantes interactúan para modular los niveles de expresión génica en una célula determinada. Estos factores incluyen la estructura de la cromatina preexistente, la secuencia de ADN subyacente y la ubicación en el genoma.

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Aplicaciones potenciales e investigaciones futuras.

Hackett y sus colegas están explorando actualmente formas de aprovechar esta tecnología a través de una startup prometedora. El siguiente paso será confirmar y ampliar estos hallazgos apuntando a genes en diferentes tipos de células y a gran escala. También queda por aclarar cómo las marcas de cromatina influyen en la transcripción a través de la diversidad genética y los mecanismos posteriores.

«Nuestra caja de herramientas modular de edición epigenética constituye un nuevo enfoque experimental para analizar las interrelaciones entre el genoma y el epigenoma», dijo Jamie Hackett, líder del grupo en EMBL Roma. “El sistema podría utilizarse en el futuro para comprender con mayor precisión la importancia de los cambios epigenómicos a la hora de influir en la actividad genética durante el desarrollo y en las enfermedades humanas. Por otro lado, la tecnología también abre la posibilidad de programar los niveles de expresión genética deseados de una manera altamente personalizable. Esta es una vía interesante para aplicaciones de precisión en la salud y podría resultar útil en el contexto de la enfermedad.

Referencia: “La edición sistemática del epigenoma captura la función instructiva dependiente del contexto de las modificaciones de la cromatina” 9 de mayo de 2024, genética natural.
DOI: 10.1038/s41588-024-01706-w

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El cazador de exoplanetas TESS de la NASA detecta un sistema de 3 estrellas que bate récords

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El cazador de exoplanetas TESS de la NASA detecta un sistema de 3 estrellas que bate récords

Utilizando la nave espacial de caza de exoplanetas de la NASA, el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), los científicos han detectado un sistema estelar triple sin precedentes tan estrechamente relacionado que podría caber cómodamente entre el sol y su planeta más cercano, Mercurio.

El sistema, denominado TIC 290061484, contiene estrellas gemelas que orbitan entre sí una vez cada 1,8 días terrestres, así como una tercera estrella que orbita a este par una vez cada 25 días terrestres. La órbita ultraestrecha de este sistema estelar triple, situado a poco menos de 5.000 años luz de distancia en la constelación del Cisne, el cisne, lo convierte en un récord.

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'Muchas más estructuras antiguas esperan ser descubiertas': se descubre un trozo perdido de fondo marino escondido en el manto de la Tierra frente a la Isla de Pascua

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'Muchas más estructuras antiguas esperan ser descubiertas': se descubre un trozo perdido de fondo marino escondido en el manto de la Tierra frente a la Isla de Pascua

Los científicos han descubierto la «huella fosilizada» de un trozo de fondo marino que se escondía bajo el Océano Pacífico, en el manto de la Tierra.

Un nuevo estudio muestra que esta huella corresponde a una placa de la corteza terrestre que comenzó a hundirse en el manto hace unos 250 millones de años, en los albores de la humanidad. la era de los dinosaurios (Hace 252 millones a 66 millones de años). Esta placa alguna vez fue parte del fondo marino del Pacífico sureste y podría ayudar a explicar una extraña brecha en las secciones más bajas del manto, la capa media de la corteza terrestre que envuelve el núcleo del planeta.

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El Telescopio James Webb considera el 'eslabón perdido' entre los orígenes del universo y las primeras estrellas

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El Telescopio James Webb considera el 'eslabón perdido' entre los orígenes del universo y las primeras estrellas

De hecho, es era Hace mucho tiempo, en una galaxia muy, muy lejana.

El Telescopio Espacial James Webb ha detectado una región particular del espacio que podría ser un «eslabón perdido» de lo que se sabe sobre los primeros días del espacio y sus estrellas de origen.

El descubrimiento «sin precedentes» muestra estrellas en el sistema galáctico GS-NDG-9422 (9422) irradiando una «extraña firma luminosa».

El fenómeno se debe a los gases que eclipsan las estrellas de la galaxia, descubiertos unos mil millones de años después del Big Bang. según la nasa.

«Lo primero que pensé al observar el espectro de la galaxia fue: 'Esto es extraño'», dijo el investigador Alex Cameron sobre el descubrimiento, publicado en «Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.”


El Telescopio Espacial James Webb, en la foto, ha detectado una galaxia con firmas extrañas consistentes con las primeras estrellas. NASA / Drew Navidad

Añadió que el desenlace «nos ayudará a comprender cómo comenzó la historia cósmica».

Cameron y el teórico Harley Katz comenzaron a utilizar modelos informáticos para ver cómo el gas cósmico podría llegar a calentarse más que sus fuentes solares. Su modelado era una viva imagen de lo que vio el telescopio Webb, algo consistente con las llamadas estrellas de Población III que existieron en el universo primitivo.

«Parece que estas estrellas deben ser mucho más calientes y más masivas que lo que vemos en el universo local, lo cual tiene sentido porque el universo primitivo era un entorno muy diferente», dijo Katz.

En comparación, las estrellas calientes más cercanas a la Tierra tienen temperaturas entre 70.000 y 90.000 grados Fahrenheit. En lo profundo del universo, cerca de la galaxia 9422, estas temperaturas superan los 140.000 grados.

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Esto se debe a lo que los expertos consideran «una breve fase de intensa formación estelar» que crea varias estrellas calientes. Esencialmente, las nubes de gas de la galaxia absorben un volumen tan alto de fotones que se sobrecalientan y eclipsan la fuente, de forma muy parecida al asfalto quemado golpeado por el sol.


Los investigadores han determinado que las nubes de gas en la galaxia GS-NDG-9422 rara vez eclipsan a sus estrellas.
Los investigadores han determinado que las nubes de gas en la galaxia GS-NDG-9422 rara vez eclipsan a sus estrellas. NASA, ESA, ASC, Leah Hustak (STScI)

Aunque 9422 no contiene ninguna estrella de Población III, Katz dijo que sus residentes estelares «son diferentes de lo que conocemos» y tienen un propósito más amplio.

«Las estrellas exóticas de esta galaxia podrían servir como guía para comprender cómo evolucionaron las galaxias desde estrellas primordiales hasta los tipos de galaxias que ya conocemos», añadió.

Y gracias al revolucionario telescopio Webb, esto es sólo el comienzo de una mejor comprensión del espacio profundo y sus orígenes.

«Es un momento muy emocionante poder utilizar el telescopio Webb para explorar esta era en un universo que alguna vez fue inaccesible», dijo Cameron. “Estamos sólo en el comienzo de nuevos descubrimientos y comprensiones. »

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