La bióloga molecular Emily Hodges, profesora asistente de bioquímica, estudia los elementos reguladores de nuestro genoma y está interesada en analizar cómo los cambios en la secuencia del ADN afectan la regulación genética.

La expresión de los genes está controlada por elementos reguladores de la secuencia de ADN, como los potenciadores de genes, que ayudan a aumentar la expresión de un gen objetivo.

Los cambios específicos de cada especie en la función del potenciador pueden resultar de cambios en la secuencia del ADN que ocurren directamente dentro de un solo potenciador (cis) o dentro del entorno celular de una manera que puede afectar a miles de potenciadores (trans). Por ejemplo, un factor de transcripción (una proteína móvil que impulsa la expresión de un gen diana) es un elemento transregulador que puede unirse y controlar potenciadores en diferentes cromosomas.

Históricamente, los científicos han tenido problemas para determinar las contribuciones individuales de estos dos mecanismos a la divergencia de la expresión genética.

Los laboratorios de Hodges y su ex colega Tony Capra, que ahora es profesor asociado de epidemiología y bioestadística en la Universidad de California en San Francisco, utilizaron ATAC-STARR-seq, una técnica de información a escala genómica desarrollada por el laboratorio de Hodges, para desenredar las contribuciones relativas de los mecanismos reguladores cis y trans a la divergencia reguladora genética entre los humanos estrechamente relacionados y los macacos rhesus. El artículo, "La evolución reguladora de los genes humanos está impulsada por la divergencia de la función del elemento regulador tanto en cis como en trans", se publicó en Cell Genomics. en abril de 2024.

Con ATAC-STARR-seq, los investigadores, dirigidos por Tyler Hansen, recién graduado del laboratorio de Hodges, y Sarah Fong, recién graduada del laboratorio de Capra, observaron los efectos de diferentes secuencias de ADN (cambios cis) dentro del contexto de diferentes entornos celulares (cambios trans) y viceversa y encontró un número sustancialmente mayor de cambios trans en la actividad reguladora de genes que lo observado anteriormente.

Las diferencias entre especies a menudo se atribuyen a la variación de la secuencia (cis), pero los laboratorios de Hodges y Capra descubrieron un papel sustancial de las diferencias en el entorno celular (trans) a la hora de impulsar la divergencia reguladora de genes entre especies. Este trabajo desafía el pensamiento actual de que los cambios regulatorios cis subyacen a la mayoría de las divergencias en la actividad regulatoria y argumenta un papel crítico para los cambios regulatorios trans en el impulso de la evolución regulatoria genética.

Analizar las contribuciones relativas de los mecanismos cis y trans de divergencia regulatoria genética tiene implicaciones para los campos de la regulación genética, la genética de poblaciones humanas y la evolución de los primates.

En el futuro, Hodges busca ampliar los hallazgos más allá de la evolución humana para comprender cómo los mecanismos cis y trans de regulación genética contribuyen a las diferencias en el riesgo de enfermedades humanas. Estas preguntas son fundamentales para comprender enfermedades como el cáncer, donde la interacción entre los cambios de secuencia, la epigenética y el entorno celular tiene un fuerte impacto en los resultados de la enfermedad.

En el mismo número de Cell Genomics se publicó un artículo preliminar que analiza esta investigación. .