Los investigadores de Skoltech y sus colegas han investigado la regulación de las células nerviosas. El creciente conocimiento de los mecanismos de regulación podría permitir una mejor comprensión de cómo funciona el cerebro sano y qué falla en las enfermedades oncológicas y del desarrollo asociadas con errores de regulación. El estudio se publica en la revista Nucleic Acids Research. .
Salvo algunas excepciones, todas las células de un organismo contienen el mismo ADN. A pesar de esto, incluso dentro de un órgano, hay células de distintos tipos que varían ampliamente en su apariencia y comportamiento. El tejido nervioso del cerebro, por ejemplo, está compuesto por neuronas, que transmiten las señales, y células gliales de soporte.
Esta especialización es el resultado de la regulación genética, es decir, la activación y desactivación selectiva de los genes codificados en el ADN. Puede ocurrir tanto durante el desarrollo inicial de una célula como en una célula madura.
Uno de los principales mecanismos de regulación genética se basa en la estructura tridimensional. La forma en que los varios metros de ADN por núcleo celular se pliegan en el espacio 3D hace posible activar o desactivar ciertos genes en una etapa particular de la vida de la célula o para tipos de células específicos.
Incluso entre las neuronas, hay aquellas de la variedad excitatoria y algo más rara de la inhibidora, y estos dos tipos de células nerviosas deben ejecutar programas genéticos distintos:requieren genes diferentes para estar activas. El plegamiento apropiado del ADN es un mecanismo clave que lo permite.
El plegamiento preciso del ADN en formas tridimensionales consiste en construir bucles en todos los lugares correctos. Esto se hace mediante proteínas dedicadas que interactúan con ciertos genes esenciales para que surja la estructura correcta. Si hay un problema con esos genes, la célula plega mal su ADN, lo que provoca una alteración de la regulación genética, lo que puede provocar enfermedades.
Por ejemplo, una célula glial mal regulada que se divide con mucha más frecuencia de lo que se supone es una célula cancerosa. Ciertos trastornos del desarrollo también están relacionados con una estructura espacial incorrecta del ADN. Un ejemplo es el síndrome de Cornelia de Lange, una enfermedad grave caracterizada por numerosas anomalías fisiológicas y cognitivas.
"Nuestra investigación amplía nuestra comprensión de este tipo de enfermedades y de cómo funciona la regulación genética en las células sanas", afirma Ilya Pletenev, autor principal del estudio y Ph.D. de Skoltech. estudiante de ciencias de la vida.
"En este estudio en particular, demostramos que los genes que una neurona necesita para estar desactivada tienden a estar cerca unos de otros en el espacio, aunque podrían haber estado muy lejos si se enderezara el ADN en una larga hebra unidimensional. Creemos que esto probablemente facilita que las proteínas represoras desactiven esos genes en masa.
"Además, hemos demostrado que el ADN de las neuronas y las células gliales forma bucles en diferentes lugares. Además, son los genes importantes para el tipo de célula en cuestión los que tienden a agruparse en la base de un bucle, lo que posiblemente facilita la activación del activador. proteínas para activarlas simultáneamente."
Más información: Ilya A Pletenev et al, Las interacciones policomb extensas de largo alcance y la compartimentación débil son características distintivas del genoma neuronal 3D humano, Investigación sobre ácidos nucleicos (2024). DOI:10.1093/nar/gkae271
Información de la revista: Investigación sobre ácidos nucleicos
Proporcionado por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo
