• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Química
    Las señales fuertes muestran cómo las proteínas van y vienen

    El amplificador de señal genética desarrollado por biocientíficos de la Universidad de Rice se destaca en la detección de la expresión de genes diana y también se puede utilizar para detectar potencialmente cualquier gen celular. El amplificador está vinculado al cromosoma de una célula e informa directamente sobre la actividad de un gen mediante la expresión de proteínas fluorescentes (GFP). Cuando el gen no está activo, el amplificador expresa reguladores negativos que apagan la GFP al operar en diferentes niveles jerárquicos del flujo de información celular. EKRAB es un represor transcripcional y NanoDeg es un regulador postraduccional. Cuando el gen está activo, tTA produce GFP y bloquea la expresión de los reguladores negativos. Crédito:Grupo de Investigación Segatori / Universidad Rice

    Un sistema novedoso para amplificar las señales de expresión génica podría cambiar las reglas del juego para los científicos que estudian los procesos reguladores en las células que son fundamentales para toda la vida.

    El laboratorio de la biocientífica Laura Segatori de Rice University ha desarrollado un amplificador de señal genética versátil que puede hacer un mejor trabajo para detectar la expresión de genes diana que los métodos actuales.

    Por último, los investigadores esperan que el sistema de dos módulos simplifique el diagnóstico de enfermedades como el Alzheimer, diabetes y algunos cánceres caracterizados por patrones distintivos de expresión de proteínas. Dijeron que también podría permitir terapias basadas en células mediante las cuales las células enfermas podrían producir su propia medicina en el punto de necesidad.

    Su trabajo se describe en Biología química de la naturaleza .

    El primer módulo es parte de una cadena de código genético sintético agregado al ADN de una célula de mamífero a través de la edición CRISPR-Cas9. Una vez integrado junto a un gen objetivo, el código habilita un circuito genético que monitorea el gen y, siempre que el gen produzca una proteína, el circuito también emite una proteína verde fluorescente (GFP). El circuito está diseñado para amplificar la señal GFP y permitir la detección de cambios muy pequeños en el gen objetivo que no siempre son posibles con las herramientas actuales.

    Cuando el gen está inactivo, el segundo módulo, basado en un anticuerpo que se encontró por primera vez en los camellos, detiene la producción de la proteína fluorescente y degrada cualquier GFP en la vecindad. La combinación proporciona a los investigadores una fuerte señal de "encendido-apagado" que también es sensible a la dinámica de expresión del gen objetivo. Cuando aumenta la expresión génica, el circuito activa la expresión de GFP y al mismo tiempo inhibe la expresión de reguladores negativos de GFP, como el nanocuerpo.

    "Poder monitorear la expresión génica con alta sensibilidad es realmente importante para una variedad de aplicaciones biomédicas, "Segatori dijo." Es importante tener un sistema de detección que sea sensible incluso a los pequeños cambios en la expresión génica, que a menudo son biológicamente relevantes. También es fundamental para un sistema de detección que proporcione una buena resolución dinámica para que podamos seguir la dinámica de expresión génica, que suelen ser un determinante clave del comportamiento celular.

    "Eso es lo que esencialmente hace nuestro amplificador de señal genética, ", dijo." Desarrollamos un circuito genético que, en primer lugar, podemos vincularnos a cualquier gen del cromosoma, generando así una herramienta que recapitula el contexto cromosómico con toda la complejidad de regulación asociada. No tenemos ningún tipo de reporteros extracromosómicos. Este enfoque proporciona una forma sensible de monitorear todos los mecanismos reguladores y epigenéticos que regulan la expresión génica.

    "Luego, desarrollamos un método para amplificar la señal para poder monitorear cambios realmente pequeños en la expresión, ", dijo." Es muy robusto y estable y tiene una alta resolución dinámica ".

    El sistema se puede adaptar para monitorear potencialmente cualquier gen celular, Dijo Segatori. "Podemos crear sistemas informadores multiplex para monitorear un grupo de genes que son relevantes para el desarrollo de una determinada enfermedad o que proporcionan una lectura completa de una determinada vía de señalización o fenotipo". " ella dijo.

    El equipo demostró el método en una variedad de células y generó un reportero multiplex para monitorear marcadores asociados con tres vías de señalización que responden al estrés en el retículo endoplásmico de una célula de mamífero. Descubrieron que el circuito mejoraba la señal fluorescente lo suficiente como para detectar incluso pequeños cambios en la expresión.

    El segundo módulo, un circuito NanoDeg introducido por el laboratorio Rice en 2017, es un control de postraducción que le da al sistema su amplio rango dinámico, Dijo Segatori. "En condiciones basales, el circuito expresa no solo un regulador transcripcional que inhibe la expresión de GFP sino también moléculas NanoDeg que degradan cualquier GFP presente en el sistema, para que la celda se oscurezca por completo, ", dijo." Y podemos ajustar el sistema para adaptarlo a la detección de genes con diferente expresión basal mediante el uso de dosis adecuadas de inductores de los componentes del circuito ".

    Los experimentos confirmaron que la integración del sistema en el cromosoma de la célula no afecta la expresión de los genes diana.

    Como parte del estudio, El laboratorio también desarrolló un modelo matemático que los investigadores pueden usar para personalizar la plataforma del amplificador para monitorear cualquier gen objetivo y predecir las dosis óptimas de inductores de moléculas pequeñas que se usan para regular la expresión génica.

    Segatori y su equipo están trabajando para mejorar la plataforma, desarrollado principalmente por el estudiante graduado de Rice y autor principal Carlos Origel Marmolejo, para tratar enfermedades.

    "Actualmente existe un gran interés en desarrollar terapias celulares que respondan a la retroalimentación, Segatori dijo:"Nuestra plataforma podría permitir la producción de productos terapéuticos en respuesta a la detección de firmas de expresión génica relevantes para una determinada enfermedad o condición ambiental".


    © Ciencia https://es.scienceaq.com