La transcripción, la lectura de un segmento de ADN en una plantilla de ARN para la síntesis de proteínas, es fundamental para casi todos los procesos celulares. incluido el crecimiento, respondiendo a los estímulos, y reproducción. Ahora, Los investigadores del Whitehead Institute han cambiado nuestra comprensión de cómo se controla la transcripción y el papel de los factores de transcripción en el proceso.

El Cambio de Paradigma, descrito en un artículo en línea el 7 de diciembre en la revista Celda , depende de una pequeña proteína que juega un papel clave en la estructura del genoma y nos brinda nuevos conocimientos sobre cómo los cambios en el control de la transcripción y la expresión génica pueden conducir a la enfermedad.

La transcripción tiene varios actores importantes que deben estar en el lugar correcto en el momento adecuado:la maquinaria de transcripción, factores de transcripción, promotores, y potenciadores. Según el modelo existente, Los factores de transcripción son proteínas que se unen a las regiones potenciadoras del genoma y reclutan la maquinaria de transcripción a las regiones promotoras del ADN. que luego inician la transcripción de los genes.

"Siempre hemos asumido que el papel de los factores de transcripción era reclutar la maquinaria de transcripción a los genes para activarlos o desactivarlos, "dice Richard Young, miembro de Whitehead Insistute y profesor de biología en el MIT. "Pero nunca imaginamos que los factores de transcripción que hemos estudiado durante tres décadas realmente contribuyan a la estructura del genoma. Y como consecuencia, regulan los genes. Así que ahora miramos los genomas como proteínas:tienen que plegarse adecuadamente para controlar los genes ".

Los científicos han sabido que la estructura del genoma, cómo se dobla y se pliega, es esencial para comprimir de manera eficiente dos metros de ADN en cada célula humana. que es el equivalente a empacar una hebra de diez campos de fútbol de largo en un espacio del tamaño de una canica. Sin embargo, hasta hace poco, los investigadores no han tenido las herramientas necesarias para apreciar la importancia de esta arquitectura en el control fino de la expresión génica o estudiar la estructura del genoma en sitios listos para la transcripción.

En 2014, Young y su laboratorio determinaron que partes del genoma residen en estructuras basadas en bucles, creando vecindarios aislados que traen potenciadores, promotores, y genes en estrecha proximidad. Cada bucle está atado en la parte superior por un par de moléculas, llamado CTCF, que están unidos. Esta estructura es esencial para un control genético adecuado:si la estructura del bucle se rompe, la expresión génica está alterada, y las células pueden enfermarse o morir.

En la investigación actual, Young, junto con los coautores Abraham Weintraub y Charles Li, analizaron más de cerca una proteína que es bien conocida pero no bien entendida:Yin Yang 1 (YY1). Cientos de artículos científicos han relacionado la disfunción YY1 con enfermedades como infecciones virales, cáncer, y artritis, y, sin embargo, los estudios produjeron observaciones aparentemente contradictorias de la función de YY1.

Según Young y sus colegas, YY1 es un factor de transcripción único que ocupa tanto potenciadores como promotores, es esencial para la supervivencia celular, y se encuentra en casi todos los tipos de células en humanos y ratones. Como CTCF, YY1 también puede emparejarse consigo mismo y unirse al ADN para formar bucles que mejoran la transcripción del ADN.

"YY1 se expresa de forma amplia, y es necesario para establecer bucles potenciadores-promotores en múltiples tipos de células, "dice Weintraub." Ese es su trabajo, no reclutar el aparato de transcripción. Cuando se elimina la estructura creada por YY1, el genoma ya no se pliega correctamente, se pierde el control genético y la transcripción de los genes afectados se reduce significativamente, que puede causar disfunción ".

Este modelo de la función de YY1 podría explicar su asociación con varias enfermedades dispares. A principios de este año, Los científicos informaron sobre el síndrome YY1, un síndrome genético que causa discapacidades cognitivas en personas con mutaciones en su gen YY1.

Según Young, YY1 probablemente no es el único factor de transcripción con esta función de formación de bucles, y su laboratorio buscará factores adicionales con funciones similares.

"YY1 probablemente sea solo el primero, y probablemente hay un grupo de colaboradores que tienen roles similares, ", dice Young." En lugar de la función clásica que pensamos que tenían estos factores de transcripción, interactuar con el aparato de transcripción y dar instrucciones sobre cuánto o qué poco de la transcripción de un gen producir, están uniendo elementos reguladores con el gen. Todo el trabajo de estos factores de transcripción es simplemente estructurar. Nos estamos dando cuenta de que las cosas que forman las estructuras físicas son mucho más importantes de lo que habíamos apreciado ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.