Fukuoka, Japón - Investigadores de la Universidad de Kyushu han realizado un descubrimiento revolucionario sobre la dinámica de la actividad génica, revelando cómo la distancia espacial entre regiones específicas del ADN influye en los estallidos de expresión génica. Este estudio, publicado el 6 de diciembre en Science Advances, utiliza técnicas avanzadas de imagen celular y modelado por computadora para arrojar luz sobre los complejos mecanismos de regulación génica, lo que podría abrir el camino a nuevos enfoques terapéuticos para enfermedades vinculadas a la disfunción de la expresión génica.
La expresión génica es un proceso celular vital que involucra la transcripción, donde el ADN se convierte en ARN, seguido de la traducción en proteínas. La regulación precisa de este proceso es crucial para la función celular y la respuesta a cambios ambientales. Tradicionalmente, se pensaba que la transcripción génica era un proceso suave y continuo. Sin embargo, los avances tecnológicos han revelado que la transcripción ocurre en cortos estallidos impredecibles.
El profesor Hiroshi Ochiai, del Instituto de Bioregulación Médica de la Universidad de Kyushu, explica: "Un gen se activa al azar durante unos minutos, produciendo grandes cantidades de ARN, antes de apagarse abruptamente. Este fenómeno, conocido como estallido transcripcional, es esencial para controlar la actividad génica en células individuales, influyendo en procesos como el desarrollo embrionario y la progresión del cáncer."
Los investigadores se centraron en los roles de los potenciadores y los promotores, secuencias de ADN que regulan la transcripción, y su relación espacial. Mientras que los promotores están adyacentes a los genes, los potenciadores pueden estar ubicados lejos, pero aún pueden interactuar con los genes a través del plegamiento del ADN.
Utilizando una técnica de imagen sofisticada llamada seq-DNA/RNA-IF-FISH, el equipo capturó la dinámica espacial del ADN, ARN y proteínas dentro de células madre embrionarias de ratón. Sus hallazgos indicaron que cuando el gen Nanog estaba activo, su potenciador más distante estaba en proximidad cercana, mientras que el potenciador se alejaba cuando el gen estaba inactivo.
Además, el equipo utilizó modelado por computadora para simular interacciones de ADN, revelando que los genes activos experimentaban interacciones prolongadas entre potenciadores y promotores debido a la mayor viscosidad causada por la acumulación de proteínas y ARN. Esta viscosidad ralentizaba el movimiento del ADN, permitiendo así estallidos sostenidos de actividad génica.
Ochiai señaló: "La modelización sugiere que estas interacciones refuerzan el estallido transcripcional. El siguiente paso es validar este mecanismo dentro de las células vivas." Esta investigación no solo mejora la comprensión de la regulación génica, sino que también promete desarrollar terapias dirigidas para trastornos genéticos.