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E6. Enlace de ADN y análisis genómicos - Biología

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Se pueden unir covalentemente cantidades enormes (100.000 a 1 millón) de diferentes moléculas de ADN a chips de silicio o vidrio, como se describió anteriormente para los péptidos. Con esta técnica, se podría analizar el genoma completo de un individuo en un corto período de tiempo. Por ejemplo, las mutaciones en ciertos genes asociados con el cáncer podrían detectarse mediante sondas de ADN fluorescente elaboradas a partir de un posible gen mutante para moléculas de ADN específicas en el chip que fueron diseñadas para unirse a sondas mutantes.

En una variación sorprendente, el ARNm se puede extraer de dos células diferentes, una célula de control y una tumoral. El ARNm de control se puede marcar con un fluoróforo verde, mientras que el ARNm de las células tumorales se puede marcar con un fluoróforo rojo. Ambos se pueden agregar al chip que contiene una biblioteca de genes humanos. Si el gen se expresa en ambos tipos de células, ambos tipos de ARNm marcado se unirán y la mancha en el chip aparecerá de color amarillo.

  • Mezcla de colores en la web

Si el gen no se expresa en ninguno de los tejidos, la mancha aparecerá negra. Los genes que solo se expresan en células tumorales aparecerán en rojo y en las células de control en verde. En un solo experimento, se puede determinar la expresión diferencial de genes en células tumorales. De esta manera, se pueden identificar proteínas específicas de tumores, lo que podría conducir al desarrollo de una vacuna contra esos antígenos tumorales. A continuación se muestra un análisis de microarrays típico para este tipo de experimento. (de Nature, 403, 699 (2000).

Figura: Detección de la expresión génica diferencial en tumores y células normales mediante microarrays Chip

Las tecnologías de matrices han seguido evolucionando. Affymetrix ha desarrollado un chip de matriz que contiene más de 38.000 genes, que representan todo el genoma humano.


Un informe sobre el Simposio de Fronteras en la Reproducción 2001 'Genética reproductiva, genómica y proteómica: avances en técnicas genéticas, moleculares y bioinformáticas', Cambridge, EE. UU., 30 de junio al 1 de julio de 2001.

Las reuniones especializadas centradas en la aplicación de nuevas tecnologías genómicas y proteómicas son cada vez más habituales. Uno podría suponer románticamente que el tren de la genómica no debería encontrar mejor sistema de propulsión que el motor mismo al que el genoma debe su inmortalidad. Y, sin embargo, irónicamente, el campo de la biología reproductiva ha sido más lento en incorporar enfoques de la era post-genómica que muchas otras disciplinas biológicas. Frontiers in Reproduction (FIR), establecido en 1998, es un curso de capacitación internacional que se lleva a cabo anualmente en el Laboratorio de Biología Marina, Woods Hole, EE. UU. El curso de seis semanas se centra en técnicas y conceptos de investigación avanzada en biología reproductiva e incluye un simposio de dos o tres días que aborda un área de investigación de alto perfil. El simposio FIR de este año ofreció a los participantes una mirada a algunos de los últimos avances en la aplicación de tecnologías genómicas y proteómicas a la biología reproductiva.

Peter Schlegel (Weill Medical College of Cornell University, Nueva York, EE. UU.) Inauguró el simposio con una descripción general de la infertilidad clínica masculina. Existe una larga lista de anomalías subyacentes a la infertilidad, cuya etiología no siempre se define antes del tratamiento con in vitro técnicas de fertilización (FIV) como la inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI). Uno de los principales problemas, como luego expresó Dolores Lamb (Baylor College of Medicine, Houston, EE. UU.), Es que el uso de técnicas como ICSI permite transmitir las deficiencias genéticas a la siguiente generación, perpetuando así los problemas de infertilidad en lugar de tratarlos. . Las pruebas genéticas actuales en hombres infértiles normalmente se limitan al cariotipo y al análisis de microdeleciones del cromosoma Y, los cuales son relativamente burdos y no evalúan la mayoría de las anomalías genéticas. Por lo tanto, Schlegel argumentó que se deben realizar pruebas genéticas más exhaustivas antes de todos los tratamientos de FIV para evaluar la calidad de los espermatozoides.

Para aquellos que no se dan cuenta, o en ocasiones olvidan, que la genómica es más que microarrays y PCR acoplada con transcriptasa inversa (RT) en tiempo real, esta reunión fue un recordatorio oportuno de que más allá de la elaboración de perfiles de expresión génica, todavía existe el requisito de una investigación fundamental. que se llevará a cabo para dilucidar la función de los genes. Los ratones knockout son probablemente la herramienta más versátil y ampliamente utilizada para tales estudios. Por lo tanto, Carolyn Smith (Baylor College of Medicine) describió sus intentos de dilucidar los mecanismos moleculares de la acción del receptor de estrógeno utilizando ratones deficientes en la proteína asociada a E6 (E6-AP / UBE3A). E6-AP coactiva las actividades transcripcionales dependientes de hormonas de varios miembros de la superfamilia de receptores de hormonas nucleares, y Smith describió cómo la eliminación de la E6-AP el gen redujo el tamaño de los testículos y la próstata en el hombre y comprometió la acción del estradiol en la mujer. Megerditch Kitedjian (Universidad de Rutgers, New Brunswick, EE. UU.) Explicó cómo está investigando las vías postranscripcionales de expresión génica, en particular los mecanismos por los que las proteínas de unión al ARN como Daz (eliminado en la azoospermia) afectan la espermatogénesis. Microdeleciones que contienen el Daz gen son las deleciones más frecuentemente observadas en hombres infértiles, con hasta un 10% portador de la anomalía. Kitedjian descubrió que los gametos masculinos de los ratones deficientes en Daz no progresan más allá de la etapa de espermatogonias y que su patrón de expresión sugiere que Daz actúa sobre múltiples ARN diana. Luego describió una estrategia para el aislamiento de ácidos nucleicos específicos asociados a proteínas (SNAAPs) que facilita la captura y posterior identificación de estos ARNm. Blanche Capel (Universidad de Duke, Durham, EE. UU.) Compartió cómo está abordando la difícil tarea de dilucidar la formación de los testículos dirigida por Sry. Actualmente no hay dianas conocidas de Sry, pero el factor de crecimiento de fibroblastos 9 (Fgf9) parece actuar aguas abajo de Sry y estimula la proliferación mesenquimatosa, la migración de células mesonéfricas y la diferenciación de células de Sertoli en los testículos embrionarios. Capel ha demostrado que los fenotipos del sistema reproductivo en ratones knockout para Fgf9 van desde la hipoplasia testicular hasta la reversión sexual completa, con la mayoría de los sistemas reproductivos XY apareciendo groseramente femeninos al nacer.

Otro uso de los ratones como herramientas para investigar las posibles causas de infertilidad es la generación de líneas de ratones mutantes para realizar análisis genómicos funcionales. Los modelos infértiles pueden surgir espontáneamente, pero acelerar el proceso mediante mutagénesis dirigida o de todo el genoma es claramente una opción más atractiva. Monica Justice (Baylor College of Medicine) se ha dirigido a una región rica en genes del cromosoma 11 de ratón utilizando Cre / Lox tecnología de recombinación dirigida, y ha aislado una serie de mutaciones dominantes y recesivas con varios fenotipos infértiles. Por el contrario, John Schimenti (The Jackson Laboratory, Bar Harbor, EE. UU.) Ha aislado una serie de fenotipos mutantes creados por mutagénesis aleatoria con etil metil sulfonato (EMS). Colin Bishop (Baylor College of Medicine) ha estado utilizando mutantes de ratón preexistentes para analizar los genes que actúan en etapas específicas del desarrollo de las células germinales. Describió cómo el trasplante de células germinales de fenotipos detenidos espermatogénicamente en testículos de tipo salvaje (y viceversa) se puede utilizar para evaluar si los problemas de la espermatogénesis residen en las propias células germinales o en el entorno testicular. De esta manera, cuando se trasplantaron células madre de tipo salvaje en los túbulos de ratones con agotamiento de espermatogonias juveniles (JSD), las células se desarrollaron, mientras que en el experimento inverso (células madre de JSD a túbulos de tipo salvaje), no lo hicieron. Estos experimentos indican que la inhibición de la maduración de las células madre JSD es una propiedad inherente de las propias células y no está relacionada con su entorno.

También se discutieron otros dos enfoques para el silenciamiento de genes, descritos con mayor precisión como tecnologías de "eliminación de genes". Las tecnologías de interferencia de ARN (ARNi) y ARN antisentido no son nuevas, pero están demostrando ser herramientas útiles para analizar la función de los genes. Richard Schultz (Universidad de Pensilvania, Filadelfia, EE. UU.) Usó ARNi para silenciar genes como el protooncogén c-mos y Plano, un gen que juega un papel importante en la remodelación y degradación de tejidos, la migración celular y otros procesos fisiopatológicos. Encontró que las sondas de ARNi inyectadas en embriones de una célula persisten al menos hasta la etapa de blastocisto y son más efectivas que el enfoque antisentido monocatenario para la eliminación de genes. Scott Coonrod (Universidad de Virginia, Charlottesville, EE. UU.) Informó, sin embargo, que el uso de 'morfolinos', oligonucleótidos antisentido que no son reconocidos por las ribonucleasas, también parece eficaz para eliminar c-mos expresión.

Otro enfoque hacia en vivo Barry Hinton (Universidad de Virginia) realizó estudios de infertilidad, quien informó sobre sus intentos exitosos de electroporar construcciones de plásmidos en testículos vivos y epidídimos de ratas. De esta manera, se pueden apuntar regiones específicas del epidídimo para explorar la regulación de los promotores de interés. en vivo y probar la función biológica de proteínas codificadas por transgenes.

De vuelta en el ámbito de los perfiles de expresión genética, David Dix (Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA), Research Triangle Park, EE. UU.) Y Eli Adashi (Universidad de Utah, Salt Lake City, EE. UU.) Describieron sus diferentes aplicaciones de expresión génica. técnicas de perfilado. Dix utilizó varias matrices de ADN, incluida una matriz personalizada de 950 genes expresados ​​en testículos, para generar perfiles de expresión a partir de una serie de modelos de ratones y humanos fértiles e infértiles con la esperanza de identificar patrones conservados de expresión génica. La caracterización del ARNm de los espermatozoides parece ser un enfoque prometedor, aunque algo controvertido, para controlar el estado de fertilidad. Adashi optó por un sistema de análisis de expresión "abierto" - hibridación de supresión-sustractiva (SSH) - para buscar genes que constituyen determinantes moleculares críticos de la función ovárica. Los sistemas abiertos como SSH se pueden utilizar para identificar cualquier gen, tanto conocido como desconocido, que muestre una expresión génica alterada porque, a diferencia de las matrices, no están restringidos a un conjunto particular de sondas preseleccionadas. Para un análisis funcional adicional, buscó genes que sean nuevos, específicos de ovario, de fase específica y de tipo celular, y detalló sus experiencias al aislar y caracterizar la proteína ácida específica de ovario (OSAP). Encontró que OSAP se expresa en el ovario, cuerpo lúteo, folículos preovulatorios, células de la granulosa y células esteroidogénicas, y su expresión aumenta dramáticamente en la fase post-ovulatoria de una manera hormonodependiente. Sin embargo, más tarde descubrió que OSAP también se expresa en la glándula suprarrenal, el bazo y los testículos, lo que demuestra que probablemente tiene un papel en la esteroidogénesis.

Julianne Mayne (Laboratorio Nacional de Los Alamos, EE. UU.) Más tarde discutió la caracterización de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), una técnica genómica cada vez más importante. Mayne reveló cómo la minisecuenciación basada en citometría de flujo estaba siendo pionera en Los Alamos a través del desarrollo de análisis genómico utilizando matrices de microesferas multiplexadas (GAMMArrays). Estos son ensayos basados ​​en citometría rápidos y sensibles para el análisis multiplexado de SNP basados ​​en la extensión del cebador mediada por polimerasa que utiliza microesferas como soportes sólidos. El método utiliza concentraciones subnanomolares de muestra en pequeños volúmenes, que se pueden analizar a velocidades de una muestra por minuto o más rápido y permite el análisis simultáneo de docenas, y potencialmente cientos, de SNP por muestra.

La proteómica se utiliza cada vez más como una herramienta para descubrir nuevos productos génicos, y Don Hunt (Universidad de Virginia) proporcionó una descripción general de la tecnología proteómica y cómo la espectrometría de masas en tándem se puede utilizar para perfilar rápidamente la expresión de proteínas, comenzando con tan solo 1,5 attomol de muestra. Hunt demostró cómo se utiliza dicho análisis para sondear las vías de transducción de señales y las interacciones proteína-proteína. Es importante destacar que para aquellos que luchan con aparentes inconsistencias entre los datos proteómicos y genómicos, ha encontrado que, al menos en Escherichia coli, El 90% de los cambios en productos proteicos se correlacionan con cambios en la expresión génica en la misma muestra.

Uno de los objetivos más comunes de la aplicación de la proteómica a la biología reproductiva es descubrir posibles objetivos para la vacunación anticonceptiva. Aislando proteínas abundantes, expresadas en la superficie celular, inmunogénicas, únicas, específicas de testículo y conservadas entre especies, es posible desarrollar una vacuna anticonceptiva para mujeres. John Herr (Universidad de Virginia) utilizó una combinación de enfoques proteómicos y genómicos para aislar y realizar la caracterización temprana de varias proteínas candidatas, incluida la C58, una etiqueta de secuencia expresada (EST) expresada solo en los testículos. Esta EST se utilizó para aislar un gen de longitud completa de una biblioteca de ADNc de testículo, y más tarde se denominó proteína 14 de la membrana acrosómica del esperma (Sam14). Primero se puede detectar en la etapa de espermátide redonda y, como su nombre lo indica, se localiza principalmente en el compartimento acrosómico. Los ensayos de penetración de huevos de hámster que utilizan el anticuerpo anti-Sam14 de rata demostraron que inhibe la unión de los espermatozoides al huevo hasta en un 45%. Herr utilizó el mismo enfoque general para aislar otras posibles vacunas candidatas, incluida la proteína del segmento ecuatorial (Esp), una proteína específica de los testículos que se vio por primera vez en las vesículas acrosómicas en desarrollo de las espermátidas redondas. Los ensayos de penetración de huevos de hámster mostraron una disminución del 42% en la unión del espermatozoide al óvulo en presencia de anticuerpo anti-Esp. En el lado femenino, Coonrod ha utilizado la proteómica para caracterizar el desarrollo de los ovocitos, con la esperanza de descubrir posibles dianas para los fármacos que prevengan la maduración de los ovocitos sin afectar la función y el ciclo ováricos normales. Se ha demostrado previamente que la fosfodiesterasa 3 tiene este efecto, pero desafortunadamente no es específico de los ovocitos y, por lo tanto, no es un fármaco candidato adecuado.

Los participantes estaban interesados ​​en escuchar a Chris Hogue (Universidad de Toronto, Canadá) de una nueva base de datos en línea, la base de datos de la red de interacción biomolecular (BIND) http://www.bind.ca, diseñada para almacenar todas las descripciones conocidas y disponibles públicamente de biomolecular interacciones y reacciones. Actualmente enumera más de 5.800 interacciones de este tipo, incluidas proteínas, ADN, ARN y otros datos de moléculas pequeñas. Otra base de datos anunciada durante la reunión fue GermOnline http://wwmeb.igh.cnrs.fr/, una base de datos de información diseñada para quienes trabajan en biología reproductiva. Contiene información sobre la expresión génica durante la gametogénesis y está previsto que también incluya 11 sistemas modelo. Homo sapiens.

El simposio mostró claramente que la integración de enfoques genómicos y proteómicos a gran escala abre nuevas perspectivas para la investigación en biología reproductiva y es de esperar que esto ayude a hacer retroceder las fronteras de la ciencia clínica reproductiva en el futuro.


Las oncoproteínas E6 y E7 del virus del papiloma humano tipo 16 interactúan con la proteína de unión a p53 nuclear 1 en un epitelio 3D reconstruido in vitro: nuevos conocimientos para la respuesta al daño del ADN inducido por virus

Fondo: A pesar de las medidas de vacunación y detección, el cáncer anogenital, promovido principalmente por las oncoproteínas del VPH16, sigue representando el cuarto tumor y la segunda causa de muerte entre las mujeres. La fidelidad de la replicación celular es el resultado de la respuesta al daño del ADN del huésped (DDR). A diferencia de muchos virus de ADN que promueven su ciclo de vida a través de la inactivación de DDR, los VPH-HR fomentan la proliferación de células a pesar de que el DDR está activado. Por qué y cómo ocurre sólo se ha dilucidado parcialmente. Durante la infección por HPV16, E6 enlaza y degrada p53 a través de la unión a la secuencia E6AP LXXLL. Desafortunadamente, el papel directo de E6 en la respuesta DDR aún no se ha identificado claramente. De manera similar, E7 aumenta la DDR al competir con la interacción E2F1-pRb, lo que conduce a la inactivación de pRb y la promoción, mediada por E2F1, de la traducción de genes DDR, al unirse a las proteínas similares a pRb CBP / p300 y p107, que también albergan LXXLL. secuencia, y a través de la interacción y activación de varias proteínas DDR.

Métodos: Para obtener información sobre la contribución de E6 y E7 en la activación de DDR, produjimos un epitelio 3D infectado por HPV16-E6E7 in vitro, modelo de estudio ya consolidado para HPV, y lo validamos evaluando la tinción H & ampE y BrdU, ADN del HPV16, proteínas E6E7 y γH2A.X / 53BP1 para la expresión de los sensores de rotura de doble hebra (DSB), luego realizamos una inmuno-colocalización de E6 y E7 con ciclina E2 y B1. Dado que 53BP1, como E6 y E7, también se une a p53 y pRb, supusimos su posible unión directa. Para explorar esta hipótesis, realizamos una doble inmunofluorescencia de E6 y E7 con 53BP1, un análisis de secuencia de 53BP1 dentro de su dominio BRCT2 y luego un PLA in situ dentro de CaSki, E6E7HPV16 NHEK y el modelo 3D.

Resultados: El epitelio in vitro se parecía a la histología y los eventos típicos de los tejidos infectados in vivo. E6E7HPV16 se expresaron en estratos basales y diferenciados e indujeron la fosforilación de H2A.X y el incremento de 53BP1 en focos nucleares. Después de resaltar la coexpresión de E6 y E7 con 53BP1 y una secuencia LKVLL dentro del dominio 53BP1 BRCT2, demostramos las uniones mediante la técnica PLA.

Conclusiones: Nuestros resultados refuerzan el papel de E6 y E7 en el control de la función celular, proporcionando información potencialmente nueva sobre la actividad de este virus tumoral.

Palabras clave: Respuesta al daño del ADN del cáncer Proteína asociada a E6 de rotura de doble hebra Inestabilidad genómica Virus del papiloma humano de alto riesgo Modelo epitelial 3D in vitro Ensayo de ligadura de proximidad Organización Mundial de la Salud.

Declaracion de conflicto de interes

Aprobación ética y consentimiento para participar

La aprobación para este estudio (prot. N. 620 / CE, estudio n. CE 40/14), realizada de acuerdo con la declaración de Helsinki revisada en 2013, fue otorgada por el Comité de Ética en Investigación del Hospital, Novara, Italia.

Miembros de la junta del Comité de Ética: Presidente - Roberto Fantozzi Componentes - Gian Carlo Avanzi, Maria Angela Brustia, Claudio De Pieri, Roberto Fantozzi, Edoardo Ferlito, Lorenzo Giudice, Gianenrico Guida, Corrado Magnani, Francesco Pia, Alessia Pisterna, Pacifico Uglietti, Libero Zannino.

Este manuscrito no implica el uso de ningún animal.

Conflicto de intereses

Los autores certifican que no tienen competencia o conflicto de intereses relevante para el estudio que declarar.

Nota del editor

Springer Nature permanece neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.


Diez años de análisis del genoma antiguo han enseñado a los científicos 'lo que significa ser humano'

El difunto Jim Boyd de las Tribus Confederadas de Colville hablando en la conferencia de prensa en 2015 anunciando los resultados del análisis de ADN del Hombre Kennewick, el Antiguo. Crédito: Linus Mørk / Magus Film

Una bola de pelo de 4.000 años congelada en el tiempo enredada alrededor de un peine de ballena condujo a la primera reconstrucción de un antiguo genoma humano hace poco más de una década.

El cabello, que se conservó en el permafrost ártico en Groenlandia, se recogió en la década de 1980 y se almacenó en un museo en Dinamarca. No fue hasta 2010 que el biólogo evolutivo, el profesor Eske Willerslev, pudo utilizar la secuenciación pionera de ADN de escopeta para reconstruir la historia genética del cabello.

Descubrió que provenía de un hombre de los primeros pueblos conocidos que se establecieron en Groenlandia, conocido como la cultura Saqqaq. Fue la primera vez que los científicos recuperaron un genoma humano antiguo completo.

Ahora, una revisión de la primera década de la genómica antigua de las Américas publicada en Naturaleza escrito hoy por el profesor Willerslev, miembro del St John's College, Universidad de Cambridge, y director del Centro de Geogenética de la Fundación Lundbeck, Universidad de Copenhague, con uno de sus colaboradores de larga data, el profesor David Meltzer, arqueólogo de la Universidad Metodista del Sur, Texas, muestra cómo el primer análisis del mundo de un genoma antiguo provocó una increíble "década de descubrimientos".

El profesor Willerslev dijo: "Los últimos diez años han estado llenos de sorpresas en la comprensión del poblamiento de las Américas. ¡A menudo me siento como un niño en Navidad esperando ver el emocionante presente de ADN que estoy a punto de desenvolver! La mente es cuán resistentes y capaces eran los primeros humanos de los que hemos secuenciado el ADN: ocupaban entornos extremadamente diferentes y, a menudo, los poblaban en un corto espacio de tiempo.

"En la escuela nos enseñaron que la gente se quedaría quieta hasta que la población creciera a un nivel en el que se agotaron los recursos. Pero descubrimos que la gente se estaba esparciendo por el mundo solo para explorar, descubrir, tener aventuras.

"Los últimos 10 años nos han mostrado mucho sobre nuestra historia y lo que significa ser humano. No volveremos a ver esa profundidad de la experiencia humana en este planeta: la gente entró en nuevas áreas sin la más mínima idea de lo que estaba por delante. de ellos. Nos dice mucho sobre la adaptabilidad humana y cómo se comportan los humanos ".

Durante décadas, los científicos confiaron en los hallazgos arqueológicos para reconstruir el pasado y las teorías no siempre fueron precisas. Anteriormente se pensaba que había personas no nativas americanas en las Américas, pero el análisis de ADN antiguo hasta ahora ha demostrado que todos los restos antiguos encontrados están más estrechamente relacionados con los nativos americanos contemporáneos que con cualquier otra población en cualquier otro lugar del país. mundo.

Una bola de pelo de 4.000 años congelada en el tiempo enredada alrededor de un peine de ballena condujo a la primera reconstrucción de un antiguo genoma humano hace poco más de una década. El cabello, que se conservó en el permafrost ártico en Groenlandia, se recogió en la década de 1980 y se almacenó en un museo en Dinamarca. No fue hasta 2010 que el biólogo evolutivo, el profesor Eske Willerslev, pudo utilizar la secuenciación pionera de ADN de escopeta para reconstruir la historia genética del cabello. Descubrió que provenía de un hombre de los primeros pueblos conocidos que se establecieron en Groenlandia, conocido como la cultura Saqqaq. Fue la primera vez que los científicos recuperaron un genoma humano antiguo completo. Ahora, una revisión de la primera década de la genómica antigua de las Américas publicada en Naturaleza hoy (16 de junio de 2021) escrito por el profesor Willerslev, miembro del St John's College, Universidad de Cambridge, y director del Centro de Geogenética de la Fundación Lundbeck, Universidad de Copenhague, con uno de sus colaboradores de larga data, el profesor David Meltzer, arqueólogo con sede en Southern Methodist University, Texas, muestra cómo el primer análisis del mundo de un genoma antiguo provocó una increíble 'década de descubrimientos'. Crédito: St John's College, Universidad de Cambridge

El profesor Meltzer, que trabajó en la revisión con el profesor Willerslev mientras el primero estaba en St John's College como becario visitante de Beaufort, agregó: "La evidencia genómica ha demostrado conexiones que no sabíamos que existían entre diferentes culturas y poblaciones y la ausencia de conexiones que Creíamos que existía La historia de la población humana era mucho más compleja de lo que se pensaba anteriormente.

"Mucho de lo que se ha descubierto sobre el poblamiento de las Américas no se podría haber predicho. Hemos visto la rapidez con la que la gente se movía alrededor del mundo cuando tienen un continente para ellos, no había nada que los detuviera. Hubo un ventaja selectiva para ver lo que había sobre la próxima colina ".

En 2013, los científicos mapearon el genoma de un niño de cuatro años que murió en el centro-sur de Siberia hace 24.000 años. El entierro de un niño siberiano del Paleolítico superior fue descubierto en la década de 1920 por arqueólogos rusos cerca del pueblo de Mal'ta, a lo largo del río Belaya. La secuenciación del genoma de Mal'ta fue clave, ya que mostró la existencia de una población no muestreada previamente que contribuyó a la ascendencia de las poblaciones siberianas y nativas americanas.

Dos años más tarde, el profesor Willerslev y su equipo publicaron el primer genoma nativo americano antiguo, secuenciado de los restos de un bebé enterrado ceremonialmente hace más de 12.000 años en Anzick, Montana.

En 2015, su antiguo análisis genómico pudo resolver el misterio del Hombre Kennewick, uno de los esqueletos más antiguos y completos jamás encontrados en las Américas, y uno de los más controvertidos.

Los restos de 9.000 años de antigüedad habían estado rodeados por una tormenta de controversia cuando la jurisdicción legal sobre el esqueleto se convirtió en el foco de una década de demandas entre cinco tribus nativas americanas, que reclamaron la propiedad del hombre al que llamaron Anciano, y los Estados Unidos. Cuerpo de Ingenieros del Ejército.

El profesor Willerslev, que ha aprendido con razón a ser consciente de las sensibilidades culturales al buscar ADN antiguo, ha pasado gran parte de la última década hablando con miembros de la comunidad tribal para explicar su trabajo en detalle y buscar su apoyo.

Esto significó que pudo ponerse de acuerdo con los miembros de la tribu Colville, con sede en el estado de Washington donde se encontraron los restos, que donarían parte de su ADN para permitir que el profesor Willerslev y su equipo establecieran si había un vínculo genético entre ellos y Hombre Kennewick.

El profesor Eske Willerslev con Donna y Joey, dos miembros de la tribu Fallon Paiute-Shoshone, discutiendo sobre el individuo de la Cueva de los Espíritus. Crédito: Linus Mørk / Magus Film.

Jackie Cook, descendiente de la Tribu Colville y especialista en repatriación de las Tribus Confederadas de la Reserva Colville, dijo: "Hemos pasado casi 20 años tratando de que el Primigenio sea repatriado a nosotros. Ha habido una larga historia de desconfianza entre científicos y nuestras tribus nativas americanas, pero cuando Eske nos presentó su trabajo de ADN en el niño Anzick, se me erizó el vello de los brazos.

"Sabíamos que no deberíamos estar de acuerdo con las pruebas de ADN, y existía la preocupación de que tendríamos que hacerlo cada vez para demostrar nuestra afiliación cultural, pero los miembros de nuestro Consejo lo discutieron con los ancianos y se acordó que cualquier miembro de la tribu que quería proporcionar ADN para el estudio ".

El genoma del hombre Kennewick, como el bebé Anzick, reveló que el hombre era un antepasado directo de los nativos americanos vivos. El Anciano fue debidamente devuelto a las tribus y vuelto a enterrar.

Cook agregó: "Nos arriesgamos, pero funcionó. Fue extraordinario trabajar con Eske y nos sentimos honrados, aliviados y humildes de poder resolver un caso tan importante. Tuvimos historias orales que se han transmitido de generación en generación. miles de años que llamamos historias de coyotes: historias de enseñanza. Estas historias fueron de nuestros antepasados ​​sobre cómo vivir junto a mamuts lanudos y presenciar una serie de inundaciones y erupciones de volcanes. Como tribu, siempre hemos abrazado la ciencia, pero no toda la historia se descubre a través de la ciencia . "

El trabajo dirigido por el profesor Willerslev también pudo identificar los orígenes de la momia natural más antigua del mundo llamada Spirit Cave. Los científicos descubrieron el antiguo esqueleto humano en 1940, pero no fue hasta 2018 que se hizo un descubrimiento sorprendente que desveló los secretos de la tribu de la Edad del Hielo en las Américas.

La revelación se produjo como parte de un estudio que analizó genéticamente el ADN de una serie de restos antiguos famosos y controvertidos en América del Norte y del Sur, incluida la Cueva del Espíritu, los esqueletos de Lovelock, los restos de Lagoa Santa, una momia inca y los restos más antiguos de Chile. Patagonia.

Los científicos secuenciaron 15 genomas antiguos que se extendían desde Alaska hasta la Patagonia y pudieron rastrear los movimientos de los primeros humanos a medida que se extendían por las Américas a una velocidad 'asombrosa' durante la Edad de Hielo y también cómo interactuaron entre sí en los siguientes milenios.

El equipo de académicos no solo descubrió que los restos de Spirit Cave eran nativos americanos, sino que pudieron descartar una teoría de larga data de que un grupo llamado Paleoamericanos existió en América del Norte antes que los nativos americanos. Spirit Cave fue devuelto a The Fallon Paiute-Shoshone Tribe, un grupo de nativos americanos con sede en Nevada, para su entierro.

El profesor Willerslev agregó: "Durante la última década, la historia de la humanidad ha cambiado fundamentalmente gracias al análisis genómico antiguo, y los increíbles hallazgos apenas han comenzado".


Análisis genómicos de la señalización hormonal y la regulación genética

Muchas vías de señalización celular controlan en última instancia patrones específicos de expresión génica en el núcleo a través de una variedad de factores de transcripción regulados por señales (TF), incluidos los receptores de hormonas nucleares (NR). El advenimiento de las tecnologías genómicas para examinar las respuestas transcripcionales reguladas por señales y la unión de TF a escala genómica ha aumentado drásticamente nuestra comprensión de los programas celulares que controlan la señalización hormonal y la regulación genética. Los estudios de TF, especialmente NR, que utilizan enfoques genómicos han revelado características novedosas e inesperadas de la transcripción regulada por hormonas, y está comenzando a emerger una visión global. En esta revisión, discutimos las metodologías genómicas que se han aplicado al estudio de la expresión génica regulada por hormonas, los resultados que se han obtenido de su uso y las perspectivas futuras de estos enfoques. Dada la gran cantidad de información sobre la regulación de genes dependientes de hormonas por los NR, hemos centrado esta revisión en el conocimiento obtenido de los estudios genómicos de su función.


Conclusiones

Nuestro estudio definió SERBP1 como un factor oncogénico novedoso en GBM y como un indicador de pronóstico y respuesta a la terapia. Es probable que el papel de SERBP1 en la regulación de una red de genes implicados en las vías metabólicas relevantes para las células cancerosas sea un factor clave para su amplio impacto en los fenotipos del cáncer y el crecimiento tumoral. SERBP1 surge como el primer RBP que funciona como un modulador crítico de las vías metabólicas.

Un efecto importante aguas abajo de la función SERBP1 es su impacto en la regulación epigenética. SERBP1 finalmente afecta la producción de metionina. Los niveles de metionina influyen en la metilación del ADN, el ARN y las histonas. En particular, observamos que la eliminación de SERBP1 en las células GBM disminuyó la producción de metionina, lo que provocó una reducción posterior en los niveles de H3K27me3 y una regulación positiva de los genes asociados con la neurogénesis, la sinaptogénesis, la diferenciación neuronal y la función. A continuación, mostramos que el aumento de la expresión de SERBP1 previene la diferenciación neuronal, mejora los fenotipos de células madre y la resistencia a la radiación, mientras que la eliminación de SERBP1 aumenta la sensibilidad a los inhibidores epigenéticos. En general, nuestros resultados indican que además de su papel en el desarrollo de GBM, SERBP1 podría estar implicado en la función cerebral y trastornos neurológicos. Debido a su amplio impacto en los procesos y vías relevantes para el cáncer, SERBP1 emerge como un importante factor oncogénico y potencial objetivo terapéutico.


Agradecimientos

The information in this document has been subjected to review by the National Health and Environmental Effects Research Laboratory and approved for publication. Approval does not signify that the contents reflect the views of the Agency, nor does mention of trade names or commercial products constitute endorsement or recommendation for use. Thanks to David Dix (US EPA) and Kary Thompson (University of Arizona, Tuscon, USA) for critically reviewing the manuscript.


Dynamic changes in the genomic localization of DNA replication-related element binding factor during the cell cycle

DREF was first characterized for its role in the regulation of transcription of genes encoding proteins involved in DNA replication and found to interact with sequences similar to the DNA recognition motif of the BEAF-32 insulator protein. Insulators are DNA-protein complexes that mediate intra- and inter-chromosome interactions. Several DNA-binding insulator proteins have been described in Drosophila, including BEAF-32, dCTCF and Su(Hw). Here we find that DREF and BEAF-32 co-localize at the same genomic sites, but their enrichment shows an inverse correlation. Furthermore, DREF co-localizes in the genome with other insulator proteins, suggesting that the function of this protein may require components of Drosophila insulators. This is supported by the finding that mutations in insulator proteins modulate DREF-induced cell proliferation. DREF persists bound to chromatin during mitosis at a subset of sites where it also co-localizes with dCTCF, BEAF-32 and CP190. These sites are highly enriched for sites where Orc2 and Mcm2 are present during interphase and at the borders of topological domains of chromosomes defined by Hi-C. The results suggest that DREF and insulator proteins may help maintain chromosome organization during the cell cycle and mark a subset of genomic sites for the assembly of pre-replication complexes and gene bookmarking during the M/G1 transition.

Palabras clave: cell cycle chromatin epigenetics mitosis replication transcription.


Powering Clinical Sequencing, Drug Discovery

The Parabricks Pipelines suite of genetic tools can be configured to meet each laboratory’s specific needs. Researchers run Parabricks Pipelines workloads on NVIDIA GPU systems that range from desktop workstations to GPU-accelerated clouds and some of the world’s fastest supercomputers.

Within weeks of getting started with an NVIDIA RTX data science workstation, Houston-based Greffex is using Parabricks Pipelines and NVIDIA Clara Discovery to advance its efforts to develop a universal flu vaccine.

The startup uses a combination of genomic sequencing, molecular dynamics tools and wet lab research to study how influenza strains evolve over time, and how these mutations impact vaccine efficacy.

To monitor changes in the flu, Greffex collects tens of thousands of flu genomes from around the world and runs massive sequence alignments on NVIDIA RTX 8000 GPUs to identify where the virus’s genetic code is changing. Running genomic workloads on GPUs is saving the company up to 13 hours per sample, while also enabling its team to rerun samples with different parameters to fine-tune the alignment results.

Greffex scientists run compute-intensive molecular dynamics simulations of hemagglutinin, a protein on the surface of influenza viruses, to see how it behaves in a natural environment.

Once genetic variants are identified, Greffex scientists use molecular dynamics to visualize how these genetic changes alter the physical shape of the flu virus. They’re on the lookout for divergent mutations, where the flu virus may morph to a shape that doesn’t bind as well with vaccine-prompted antibodies.

“It’s a very lengthy and expensive process to optimize the protein structure for a vaccine that binds not just with the current flu strain, but a bunch of other strains,” said Daniel Preston, a bioinformatics scientist at Greffex. “With computational methods, we can get a sense of what will likely work before testing in real-world labs. It’s like using a scalpel versus using a hammer.”


Materiales y métodos

Conjunto de datos

ChIP-Seq data for three factors, NRSF, CTCF, and FoxA1, were used in this study. ChIP-chip and ChIP-Seq (2.2 million ChIP and 2.8 million control uniquely mapped reads, simplified as 'tags') data for NRSF in Jurkat T cells were obtained from Gene Expression Omnibus (GSM210637) and Johnson et al. [8], respectively. ChIP-Seq (2.9 million ChIP tags) data for CTCF in CD4 + T cells were derived from Barski et al. [5].

ChIP-chip data for FoxA1 and controls in MCF7 cells were previously published [1], and their corresponding ChIP-Seq data were generated specifically for this study. Around 3 ng FoxA1 ChIP DNA and 3 ng control DNA were used for library preparation, each consisting of an equimolar mixture of DNA from three independent experiments. Libraries were prepared as described in [8] using a PCR preamplification step and size selection for DNA fragments between 150 and 400 bp. FoxA1 ChIP and control DNA were each sequenced with two lanes by the Illumina/Solexa 1G Genome Analyzer, and yielded 3.9 million and 5.2 million uniquely mapped tags, respectively.

Software implementation

MACS is implemented in Python and freely available with an open source Artistic License at [16]. It runs from the command line and takes the following parameters: -t for treatment file (ChIP tags, this is the ONLY required parameter for MACS) and -c for control file containing mapped tags --format for input file format in BED or ELAND (output) format (default BED ) --name for name of the run (for example, FoxA1, default NA) --gsize for mappable genome size to calculate λBG from tag count (default 2.7G bp, approximately the mappable human genome size) --tsize for tag size (default 25) --bw for banda ancha, which is half of the estimated sonication size (default 300) --pvalue for pag-value cutoff to call peaks (default 1e-5) --mfold for high-confidence fold-enrichment to find model peaks for MACS modeling (default 32) --diag for generating the table to evaluate sequence saturation (default off).

In addition, the user has the option to shift tags by an arbitrary number ( --shiftsize ) without the MACS model ( --nomodel ), to use a global lambda ( --nolambda ) to call peaks, and to show debugging and warning messages ( --verbose ). If a user has replicate files for ChIP or control, it is recommended to concatenate all replicates into one input file. The output includes one BED file containing the peak chromosome coordinates, and one xls file containing the genome coordinates, summit, pag-value, fold_enrichment and FDR (if control is available) of each peak. For FoxA1 ChIP-Seq in MCF7 cells with 3.9 million and 5.2 million ChIP and control tags, respectively, it takes MACS 15 seconds to model the ChIP-DNA size distribution and less than 3 minutes to detect peaks on a 2 GHz CPU Linux computer with 2 GB of RAM. Figure S6 in Additional data file 1 illustrates the whole process with a flow chart.


Ver el vídeo: Replicación del ADN (Agosto 2022).