8 de Mayo de 2011
ROCHESTER, Minnesota — Los científicos de Mayo Clinic diseñaron un nuevo medio para identificar la función proteica a partir del código genético. Un equipo dirigido por el Dr. Stephen Ekker logró encender y apagar genes separados en un pez cebra y luego observó su desarrollo embriónico y juvenil. El estudio aparece en la revista Nature Methods (Métodos de la naturaleza).
El trabajo puede esclarecer algunos problemas vinculados a la salud, como por ejemplo, el cómo se dispersan las células cancerosas, el por qué algunas personas son más proclives que otras a un ataque cardíaco, o cuál es la participación de los genes en las adicciones. Este método también permitiría estudiar otros asuntos más complicados, como la genética del comportamiento, plasticidad y memoria celular, el estrés, el aprendizaje y la epigenética.
La investigación realizada en las instalaciones centrales para pez cebra de Mayo Clinic puede servir para unificar todavía más la biología y la genómica mediante la descripción de las complejas interrelaciones del ADN, de la función genética, de la expresión proteica de los genes y de la migración genética. El estudio examina la expresión y función de las proteínas en 350 sitios de los aproximadamente 25.000 genes codificadores de proteína de los peces cebra. Los científicos piensan encontrar otros dos mil sitios más.
"Personalmente, considero a este sistema en particular como una caja de herramientas que permite responder varias interrogantes científicas fundamentales", dice el Dr. Ekker, biólogo molecular de Mayo Clinic y autor principal del artículo. "Esto abre la puerta hacia un área de la biología que, con los métodos de investigación genómica existentes, era imposible o poco práctico de acceder".
El estudio incluye varias primicias técnicas en la investigación genética, entre las que está la inserción de un mutágeno transposón. En prácticamente todos los sitios en donde se realizó la prueba, la rendición de la expresión endógena superó el 99 por ciento.
La investigación ofreció la primera recolección de alelos mutantes condicionales fuera del ratón. A diferencia de los alelos condicionales comunes de los ratones que "se encienden" o "se apagan", los mutantes condicionales del pez cebra pasan de "encendido" a "apagado", ofreciendo una nueva perspectiva sobre los requisitos localizados de un gen. El sistema de transposones deriva en cromosomas mutantes con etiquetado fluorescente, abriendo las puertas hacia una selección de nuevas detecciones genéticas difíciles o imposibles de realizar con los métodos tradicionales de mutagénesis, como la inserción química o retroviral.
El proyecto también marca la primera vez que se atrapa proteína mutante en vivo en un vertebrado. Valiéndose de la transparencia natural de las larvas de pez cebra, los científicos documentaron la función genética y dinámica de la proteína, además del tránsito en cada sitio de atrapamiento proteico. La investigación también une a la expresión y función de genes y proteína dentro de un solo sistema, ofreciendo un vínculo directo entre secuencia, expresión y función para cada sitio genético.
Los científicos piensan integrar la información de este estudio dentro de un código para genes, que serviría como referencia para la información almacenada sobre el genoma de los vertebrados.
Los científicos expusieron a los peces cebra translúcidos a transposones, "genes saltarines" que se mueven alrededor del interior del genoma celular. Luego, los transposones impartieron instrucciones a las células de los peces cebras para que marcaran las proteínas mutadas con una "etiqueta" fluorescente.
"Gracias a esto, se vuelve factible investigar todo un nuevo conjunto de cosas porque se añade otro nivel de complejidad al proyecto del genoma", comenta el Dr. Ekker.
El equipo del Dr. Ekker mantiene cerca de 50.000 peces en las instalaciones centrales para peces cebra. A fin de observar, fotografiar y documentar las mutaciones de tantos peces ciprínidos, el equipo trabaja con un equipo internacional de científicos y recibe ayuda de los maestros de las escuelas primarias de la ciudad de Rochester. En un programa conjunto entre Mayo Clinic y la Universidad Estatal de Winnona, llamado InSciEd Out (Integrated Science Education Outreach, Alcance de la Educación de las Ciencias Integradas), los maestros documentan mutaciones y aprenden el método científico.
Entre otros miembros del equipo de investigación, por parte de Mayo Clinic están los doctores Karl Clark y Yonghe Ding, Stephanie Westcot, Victoria Bedell, Tammy Greenwood, Mark Urban, Kimberly Skuster y los doctores Andrew Petzold, Jun Ni y Xiaolei Xu; por parte de la Universidad de Minnesota están el Dr. Darius Balciunas, Aubrey Nielsen y el Dr. Sridhar Sivasubbu; por la Universidad de Colonia en Alemania están los doctores Hans-Martin Pogoda y Matthias Hammerschmidt; y, por parte del Instituto de Biología Genómica e Integrativa de Nueva Delhi está el Dr. Vinod Scaria.
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Emily A. Hiatt
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