Los investigadores han desarrollado una plataforma más eficiente para estudiar proteínas que desempeñan un papel clave en la regulación de la expresión génica. El enfoque utiliza células de levadura diseñadas para producir enzimas e histonas, realizar ensayos bioquímicos internamente, y luego mostrar los resultados.

"Los investigadores biomédicos y biotecnológicos están interesados ​​en los mecanismos que permiten que las histonas regulen la actividad genética, "dice Alison Waldman, primer autor de un artículo sobre el trabajo y un doctorado. estudiante de la Universidad Estatal de Carolina del Norte. "Pero las herramientas convencionales para la investigación de histonas son difíciles de manejar y lentas. Queríamos desarrollar algo más rápido y menos costoso, y lo hicimos".

En organismos complejos, los cromosomas están compuestos en gran parte por ADN y un grupo de proteínas llamadas histonas. Estas histonas son importantes para empaquetar correctamente el ADN en los cromosomas, pero también juegan un papel en la regulación de la expresión génica. En otras palabras, ayudan a determinar cuándo y cómo se activan o desactivan genes específicos.

Una de las características que dificulta el estudio de las histonas es que a menudo tienen modificaciones químicas que, solo o en combinación, alterar el papel que juega la histona en la expresión génica.

"Las histonas sirven esencialmente como sitios de acoplamiento para otras proteínas que influyen en la expresión génica, y las modificaciones químicas que vemos en las histonas juegan un papel en la determinación de qué proteínas tienen acceso a un gen determinado, "dice Balaji Rao, coautor correspondiente del artículo y profesor de ingeniería química y biomolecular en NC State.

Y para complicar las cosas este es un proceso dinámico. Una histona puede no tener modificaciones, puede conservar una modificación durante toda la vida útil de la célula, o se pueden agregar y eliminar modificaciones repetidamente. Hay, en breve, están sucediendo muchas cosas. Y las enzimas son los catalizadores responsables de todos esos cambios. Básicamente, las enzimas son el mecanismo para unir o eliminar las modificaciones de las histonas.

Entonces, si realmente quiere comprender qué está pasando con las histonas, tienes que entender las modificaciones químicas. Pero si quiere comprender las modificaciones químicas, es necesario comprender qué enzimas están presentes y qué están haciendo.

Los métodos convencionales para comprender cómo las enzimas modifican una histona implican el uso de una de dos técnicas. Primero, podría utilizar la síntesis química para crear enzimas y proteínas histonas, luego realice un ensayo en un tubo de ensayo para ver qué sucede. Segundo, podría diseñar genéticamente una bacteria para producir una enzima y diseñar otras bacterias para producir proteínas histonas, luego cosechar las proteínas relevantes, purificarlos, luego realice un ensayo para ver qué sucede.

"Nuestra técnica utiliza una célula de levadura modificada genéticamente para producir tanto la enzima como la histona, "Dice Waldman." La modificación química tiene lugar dentro de la célula, y la histona modificada resultante se envía y se muestra en la superficie de la célula ".

"En otras palabras, la célula de levadura produce las proteínas relevantes, hace el ensayo por ti, y luego muestra el resultado en la parte superior, "dice Albert Keung, coautor correspondiente del trabajo y profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en NC State.

La plataforma de levadura modificada es significativamente más rápida que las técnicas convencionales. Por ejemplo, examinar un solo emparejamiento de enzima / histona llevaría un par de días, en lugar de una semana.

"Pero es más fácil de ampliar que las técnicas existentes, por lo que ahorraría mucho más tiempo si estuviera mirando muchas proteínas, "Dice Keung.

"Además, hay algunas proteínas que no se pueden producir mediante síntesis química, o que no se pueda purificar, "Dice Rao." Nuestra técnica no requiere síntesis química o purificación, lo que significa que podemos observar proteínas que eran difíciles o imposibles de analizar en el pasado ".

Los investigadores demostraron la utilidad de la técnica al haber diseñado células de levadura para producir dos tipos de histonas y una enzima bien estudiada llamada p300. que añade una modificación específica del grupo acetilo a las histonas.

"Hemos demostrado que nuestra técnica funciona, ", Dice Waldman." El siguiente paso es comenzar a expandir las modificaciones que estamos viendo y escalar el proceso ".

El papel, "Mapeo de las especificidades residuales de las enzimas del epigenoma mediante la visualización de la superficie de la levadura, "se publica en la revista Biología química celular .