{"id":9774218,"date":"2015-06-03T11:46:57","date_gmt":"2015-06-03T11:46:57","guid":{"rendered":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/?p=9774218"},"modified":"2015-06-09T11:08:54","modified_gmt":"2015-06-09T11:08:54","slug":"comparacion-evolutiva-revela-mecanismos-que-facilitan-la-organizacion-tridimensional-genoma","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/institucional\/2015\/06\/comparacion-evolutiva-revela-mecanismos-que-facilitan-la-organizacion-tridimensional-genoma\/","title":{"rendered":"Una comparaci\u00f3n evolutiva revela los mecanismos que facilitan la organizaci\u00f3n tridimensional del genoma"},"content":{"rendered":"
\"Jos\u00e9<\/a>
Jos\u00e9 Luis G\u00f3mez-Skarmeta<\/figcaption><\/figure>\n

Un equipo internacional de investigadores con participaci\u00f3n del Consejo Superior de Investigaciones Cient\u00edficas (CSIC) y de la Universidad Pablo de Olavide \u00a0de Sevilla ha comparado la organizaci\u00f3n 3D del genoma alrededor de los complejos g\u00e9nicos Six en erizos de mar, peces cebra, ratones y humanos. Este estudio,\u00a0 publicado\u00a0 en la revista PNAS, demuestra la conservaci\u00f3n evolutiva de arquitectura del genoma alrededor de los genes Six y permite identificar se\u00f1ales en el genoma que facilitan la organizaci\u00f3n tridimensional de la cromatina.\u00a0\u00a0<\/b><\/p>\n

La organizaci\u00f3n de la informaci\u00f3n en el genoma se ha convertido en una pregunta clave para entender los genomas de los animales, y es el tema central de un nuevo proyecto a gran escala en Estados Unidos denominado 4DNucleome. \u00a0Cuando se culmin\u00f3 uno de los proyectos cient\u00edficos m\u00e1s importantes del siglo pasado, la secuenciaci\u00f3n del genoma humano, se evidenci\u00f3 que conocer la secuencia lineal del genoma no ayudaba entender c\u00f3mo funcionaba. \u201cDe la lectura de dicha secuencia solo pod\u00edamos entender peque\u00f1os p\u00e1rrafos, no m\u00e1s del 5%, que conten\u00edan la informaci\u00f3n necesaria para generar las prote\u00ednas, lo que se denomina ADN codificante o genes\u201d, explica Jos\u00e9 Luis G\u00f3mez-Skarmeta, corresponsable del trabajo en el Centro Andaluz de Biolog\u00eda del Desarrollo (centro mixto del CSIC, la Universidad Pablo de Olavide, de Sevilla, y la Junta de Andaluc\u00eda).<\/p>\n

La informaci\u00f3n que hab\u00eda en la gran mayor\u00eda del resto del genoma, por desconocimiento, llev\u00f3 a llamarlo ADN basura. Sin embargo, el trabajo de numerosos grupos de investigaci\u00f3n, y sobre todo, de un nuevo proyecto a gran escala financiado por el gobierno de Estados Unidos, el proyecto ENCODE, ha demostrado que en ese ADN No codificante, se encuentran todas las regiones reguladoras, instrucciones o interruptores, que encienden de una forma muy precisa, en el espacio y en el tiempo, los diferentes genes del genoma.<\/p>\n

Estos interruptores, activos o apagados en diferentes c\u00e9lulas, encienden unos u otros genes, generando los diferentes tejidos de un organismo. Es m\u00e1s, puesto que \u00a0la secuenciaci\u00f3n de multitud de otros genomas de animales ha demostrado que los genes est\u00e1n altamente conservados en todos los vertebrados, hoy en d\u00eda est\u00e1 claro que lo que nos hace a los distintos vertebrados diferentes, en gran medida, es el conjunto espec\u00edfico de regiones reguladoras que tenemos cada uno y que encienden de forma diferencial a los mismos genes en distintas especies.<\/p>\n

Aunque la mayor\u00eda de estas regiones reguladoras son diferentes en distintas especies, la comparaci\u00f3n de los genomas de vertebrados revel\u00f3 la existencia de un subconjunto de regiones comunes a todas las especies. Estas instrucciones son necesarias para activar a los mismos genes en los mismos momentos y lugares durante la embriog\u00e9nesis, lo que permite generar el plan corporal com\u00fan a todos los vertebrados. A partir de este punto de convergencia morfol\u00f3gica, que define un tipo de estructura animal, vertebrado en este caso, tiene lugar una mayor diferencia de expresi\u00f3n de genes entre distintas especies que genera las diferencias morfol\u00f3gicas que vemos entre diferentes animales.<\/p>\n

En los \u00faltimos a\u00f1os, en estudios principalmente en mam\u00edferos, se ha visto que la gran cantidad de informaci\u00f3n reguladora del genoma se organiza segmentos cromos\u00f3micos de unos 0.5-2 millones de pares de bases (Megabases) que forman especies de madejas donde distintas regiones interacciones frecuentemente unas con otras, permitiendo que los promotores de los genes puedan interaccionar con todas sus regiones reguladoras incluso a grandes distancias. Estas regiones se llaman TADs, acr\u00f3nimo de Topological Associating Domains (dominios de asociaci\u00f3n topol\u00f3gica). La interacci\u00f3n entre regiones gen\u00f3micas de TADs vecinos es m\u00ednima, lo que permite aislar la informaci\u00f3n reguladora de cada TAD para que solo afecte al o los genes dentro de este y no los del TAD vecino, o lo que es los mismo, que los paisajes reguladores (lo que ve cada gen) sean diferentes para genes vecinos en el ADN lineal.<\/p>\n

Los investigadores han comparado en este trabajo c\u00f3mo se organiza la informaci\u00f3n reguladora en esos TADs a lo largo de la evoluci\u00f3n alrededor de los genes Six, unos genes que est\u00e1n asociados f\u00edsicamente unos a otros en el ADN formando complejos g\u00e9nicos, que son esenciales para la construcci\u00f3n de todos los animales y que est\u00e1n afectados en mutaciones humanas.<\/p>\n

En el estudio \u00a0constatan que, no solo en vertebrados, sino tambi\u00e9n en erizos de mar, un animal con un origen evolutivo m\u00e1s ancentral que los vertebrados, los complejos de genes Six est\u00e1n formados por dos TADs que permiten que las regiones reguladoras flanqueando a los genes Six a cada lado del complejo interaccionen espec\u00edficamente con unos y no con otros genes. Por tanto, a lo largo de la evoluci\u00f3n de los deuterostomos (el grupo que abarca, erizos y vertebrados) estos TADs han facilitado que los \u00a0genes Six, muy pr\u00f3ximos en el genoma, interaccionen con grupos distintos de elementos reguladores y se enciendan, en el espacio y en el tiempo de forma muy diferente, esto es, tengan paisajes reguladores diferentes, participando en la generaci\u00f3n de diferentes \u00f3rganos y tejidos. Adem\u00e1s, los investigadores han podido comprobar que cuando se elimina la regi\u00f3n del genoma que contiene la intersecci\u00f3n entre los dos TADs, la informaci\u00f3n reguladora de un TAD afecta al gen del TAD vecino indicando que esta zona hace de barrera que divide el genoma en dos zonas reguladoras independientes.<\/p>\n

Por \u00faltimo, mediante una comparaci\u00f3n evolutiva, las secuencias de esta zona donde est\u00e1 la barrera entre los dos TADs, en humanos, rat\u00f3n, peces y erizos, los investigadores han visto que la prote\u00edna CTCF, que se une a ADN y permite la interacci\u00f3n f\u00edsica entre dos regiones del genoma distantes, posiblemente juega un papel fundamental, conservado evolutivamente, en el establecimiento de dichas barreras.<\/p>\n

Una vez m\u00e1s, la comparaci\u00f3n evolutiva, en este caso de los paisajes reguladores de genes relevantes para la construcci\u00f3n de los animales, ha sido esencial para comprender c\u00f3mo \u00a0se organiza la cromatina en el espacio tridimensional del n\u00facleo.<\/p>\n

Carlos G\u00f3mez-Marina, Juan J. Tena, Rafael D. Acemela, Macarena L\u00f3pez-Mayorga, Silvia Naranjo, Elisa de la Calle-Mustienes, Ignacio Maeso, Leonardo Beccari, Ivy Aneas, Erika Vielmas, Paola Bovolenta, Marcelo A. Nobrega, Jaime Carvajal, and Jos\u00e9 Luis G\u00f3mez-Skarmetaa, Evolutionary comparison reveals that diverging CTCF sites are signatures of ancestral topological associating domains borders. PNAS. DOI: 10.1073\/pnas.1505463112<\/b><\/p>\n

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Un equipo internacional de investigadores, liderado por la UPO, constata c\u00f3mo se ha organizado, a lo largo de la evoluci\u00f3n, la informaci\u00f3n reguladora que controla la expresi\u00f3n de los genes Six, esenciales para la construcci\u00f3n de todos los animales y que est\u00e1n afectados en mutaciones humanas.<\/p>\n","protected":false},"author":6,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[246,2003,43,45,41,42,2417,56,1133],"class_list":["post-9774218","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-institucional","tag-biologia","tag-biologia-del-desarrollo","tag-cabd","tag-csic","tag-evolucion","tag-genetica","tag-genoma","tag-investigacion","tag-jose-luis-gomez-skarmeta"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/9774218","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=9774218"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/9774218\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":9811665,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/9774218\/revisions\/9811665"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=9774218"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=9774218"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=9774218"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}