BLOOMINGTON, Indiana – Un biólogo de la Universidad de Indiana recibió una subvención de 2,8 millones de dólares del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de Salud para estudiar el mecanismo del plegamiento del ADN dentro de las células. Los errores de plegamiento del ADN pueden causar una amplia gama de enfermedades, incluidos trastornos genéticos y ciertos tipos de cáncer.
Cada célula humana contiene aproximadamente 2 metros de ADN, afirmó el beneficiario de la subvención. Esteban Bell, Profesor Distinguido de Biología y Bioquímica Molecular y Celular en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Indiana en Bloomington. Las proteínas en cuestión, llamadas proteínas de mantenimiento cromosómico estructural o proteínas SMC, ayudan a compactar el ADN en estructuras de menos de 10 millonésimas de metro, mediante plegamiento. Estas estructuras son los cromosomas.
La desalineación del ADN se ha relacionado con una variedad de enfermedades genéticas, como trastornos de cicatrización de heridas y… Síndrome de Cornelia de LangeLos síntomas incluyen deformidad de brazos y manos, problemas cognitivos, convulsiones y microcefalia. También se ha demostrado que los genes defectuosos desempeñan un papel en algunos tipos de cáncer.
«Se han realizado muchas investigaciones sobre la expresión genética y sabemos mucho sobre cómo se replica el ADN, cómo se descompone en partes y se reconstruye», dijo Bell. «Lo que no se comprende bien son los sistemas que regulan el ADN, incluido el sistema de compactación del ADN, que son de fundamental importancia para la salud cromosómica. La tecnología ha avanzado lo suficiente como para que finalmente tengamos las herramientas para estudiar estos procesos bioquímicamente».
Para realizar su investigación, Bell y sus colegas utilizarán… Sulfolobus, un género de arqueas que sirve como especie modelo para el ADN humano. (La investigación anterior de Bell demostró que estos organismos unicelulares comparten similitudes clave con las células humanas). Junto con las bacterias y los eucariotas, las arqueas constituyen uno de los tres dominios de la vida en la Tierra.
La similitud con las células humanas es significativa desde entonces. sulfolobo, Que crecen en ambientes extremos como aguas termales o volcanes, contienen enzimas termoestables. Esto convierte a estos «insectos hervidos en ácido» en una especie de investigación ideal porque la alta estabilidad de su maquinaria celular ayuda en su purificación y análisis, dijo Bell.
Añadió que es digno de mención que una de las herramientas de investigación biológica más importantes del siglo XX, la reacción en cadena de la polimerasa o PCR, que permite a los investigadores y científicos médicos amplificar pequeños fragmentos de ADN para pruebas genéticas, fue posible gracias a la investigación de otro especies resistentes al calor. clasificar, termo acuático. Estas eran bacterias Fue identificado por primera vez por el difunto Thomas Brooke.Quien era él Miembro del cuerpo docente en IU En el momento de su descubrimiento.
Además, dijo Bell, los microorganismos como las arqueas ofrecen importantes ventajas de investigación sobre formas de vida más complejas porque su maquinaria celular es más simple que la de los humanos, pero los principios básicos son los mismos.
“Si quieres entender el motor de combustión interna, puedes estudiar el Modelo T o puedes estudiar un Ferrari; «Cada uno opera con los mismos estándares básicos», dijo Bell. «Pero es mucho más fácil estudiar la infraestructura; es más fácil abstraer las máquinas».
Con una subvención de los Institutos Nacionales de Salud, Bell dijo que su laboratorio se desmontará Sulfolobus Mecanismo SMC, tras lo cual planean desarrollar una versión sintética, un campo científico conocido como «biología sintética». Construir su propia versión del sistema de compresión de ADN permitirá a los investigadores controlarlo y manipularlo mejor para su estudio, dijo.
«Después de reconstruirlo, querremos crear un modelo más simple», añadió Bell. «El objetivo es siempre minimizar el número potencial de variables potencialmente conflictivas. Una vez que eliminamos todo lo demás, realmente podemos empezar a entender cómo funciona todo».
También contribuye a este objetivo un nuevo descubrimiento inesperado sobre las proteínas SMC del Bell Lab. Publicado el 18 de diciembre en Nature Microbiology. En el estudio, Bill y Katherine Baddiel, investigador postdoctoral de la Universidad de Indiana en el momento del estudio, informaron que otra forma de arquea conocida como aerobio pernex No contiene proteínas SMC, a pesar de su importante papel en la regulación del ADN en todos los demás organismos estudiados hasta la fecha.
“Cuando nos enteramos aerobio Carece de proteínas SMC, “Nos quedamos impactados”, dijo. «Cómo sobreviven es un misterio. Lo que descubrimos es que su expresión genética parece impulsar una especie de organización cromosómica simplificada.
aerobio Están en el mismo filo que sulfolobo, Especies modelo que comparten similitudes clave con células humanas, revelando un secreto aerobio La supervivencia sin proteínas SMC podría ofrecer otra clave para comprender la función de las SMC en otras arqueas, dijo. También podría arrojar nueva luz sobre células más complejas, incluidas las humanas.
«Lo que aprendamos podría arrojar luz sobre importantes transiciones evolutivas entre el antiguo patrón de organización cromosómica y el patrón utilizado en células más complejas», dijo. «Esta parte del proyecto está impulsada principalmente por la curiosidad, pero gran parte de la investigación destacada comenzó con preguntas simples como '¿Cómo?' o '¿Por qué?'
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