Gran èxit en la recerca bàsica: l’organització espaial del genoma en el destí de les cèl·lules

Gran èxit en la recerca bàsica: l’organització espaial del genoma en el destí de les cèl·lules

La combinació perfecta: ciència bàsica arriscada i interdisciplinària.

El Centre de Regulació Genòmica (CRG) de Barcelona publica a la Revista Nature Genetics, un important treball de recerca bàsica per interpretar la genòmica en el futur.

Els innovadors investigadors del CRG, aporten un detall important en l’arquitectura del genoma, que permetrà avançar en el coneixement, dins d’aquest camp.

cromosoma 13

Fig. Canvis en l’arquitectura del cromosoma 13 al voltant del gen Sox2 que està relacionat amb la pluripotència de les cèl·lules mare (zona groga) a la reprogramació de cèl·lules de la sang (esquerra) a cèl·lules pluripotents induïdes (IPSCs) (dreta). Autor: Marco Di Stefano, CNAG-CRG

 

Les nostres vides comencen quan un òvul fertilitzat es divideix i forma noves cèl·lules que, successivament, també es divideixen. Aquestes cèl·lules són idèntiques al principi, però cada vegada són més especifiques per a cada òrgan i teixit. Durant molt de temps es va pensar que una cèl·lula especialitzada (p. ex. la cèl·lula adiposa) no podria tornar a un estat immadur, però això s’ha demostrat que no és correcte.

Des del descobriment de Shinya Yamanaka, premi Nobel el 2006, que va aconseguir identificar una petita quantitat de gens de dins del genoma dels ratolins varen resultar decisius. Quan s’activa, les cèl·lules de pell de ratolins podrien reprogramar-se a cèl·lules mare immadures, que, successivament, poden créixer en diferents tipus de cèl·lules dins del cos.

Les anomenades cèl·lules pluripotents induïdes (IPCs), són cèl·lules que han fet una regressió des de cèl·lules diferenciades a indiferenciades aplicant-li els 4 factors descoberts per Yamakada.

Comprendre com obtenir cèl·lules mare i com aquestes aconsegueixen convertir-se en diferents tipus cel·lulars és un dels principals reptes de la biologia actual. Ja des dels anys cinquanta se sap que totes les cèl·lules del cos contenen la mateixa informació genètica. Així doncs, què és el distingeix un tipus cel·lular d’un altre? La resposta es troba en el fet que cada cèl·lula llegeix i utilitza la informació compresa en diferents parts del genoma.

Els factors de transcripció (TF) són el mecanisme necessari perquè això passi, ja que s’encarreguen de “encendre” i “apagar” els gens. Hi ha altres molècules que també estan implicades en aquest procés, com els reguladors que ajuden a empaquetar el genoma en el nucli de la cèl·lula o a desempaquetar quan es necessita. Els científics van utilitzar un mètode de reprogramació desenvolupat per l’investigador del CRG Thomas Graf i el seu equip. Amb aquesta eina, van aconseguir estudiar la dinàmica de l’organització del genoma, comparant els canvis en la seva arquitectura i en la transcripció en diferents moments al llarg de la reprogramació.

Els resultats publicats a Nature Genetics conclouen que l’arquitectura del genoma, té un valor molt important per controlar l’expressió dels gens durant la reprogramació i, per tant, per a les funcions especialitzades de les cèl·lules. “Acabem de demostrar el què podria ser només el principi d’un nou mecanisme crític mitjançant el qual les cèl·lules regulen l’expressió dels gens”, afirma el co-investigador principal d’aquest treball i professor d’investigació ICREA al CNAG-CRG, Marc A. Martí-Renom. “Aquest nou descobriment també podria ser fonamental per estudiar el desenvolupament i per a algunes malalties relacionades amb el desenvolupament i el càncer”, explica l’investigador.

Els investigadors expliquen en l’article que “La nostra anàlisi de la reprogramació de cèl·lules somàtiques  mostra que la dinàmica general de la topologia del genoma, l’estat de la cromatina i l’expressió gènica estan estretament lligades. Tanmateix, aquest enllaç sovint passa de manera no sincronitzada: els canvis en la compartimentació subnuclear, la connectivitat la Topologia Associada als Dominis (TAD) i la resistència a l’aïllament fronterer, sovint precedeixen els canvis transcripcionals i la situació inversa només es produeix a baixes freqüències”

En aquest recerca, quatre laboratoris del Centre de Regulació Genòmica (incloent-hi  un del CNAG-CRG) que van aprofitar la seva experiència i les seves diverses àrees d’especialitat per abordar preguntes bàsiques de la biologia gràcies al suport d’un ajut ERC Synergy (els ajuts ERC Synergy van dirigits a projectes científics de diferents grups interdisciplinaris que aborden temes d’avantguarda en el coneixement, noves àrees d’investigació i tècniques o mètodes novells).

 

 

Stadhouders, E. Vidal, F. Serra, B. Di Stefano, F. Le Dily, J. Quilez, A. Gomez, S. Collombet, C. Berenguer, Y. Cuartero, J. Hecht, G. J. Filion, M. Beato, M. A. Marti-Renom, T. Graf. Journal Nature Genetics. (2018). Transcription factors orchestrate dynamic interplay between genome topology and gene regulation during cell reprogramming. https://www.nature.com/articles/s41588-017-0030-7

 

Leave a Comment

Your email address will not be published.

*