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La Nueva técnica de determinar genes puede ayudar a los investigadores que desarrollan las drogas

Una nueva técnica rápida capaz de determinar los genes que se desarrollan rápidamente así como los que cambian despacio ya ha establecido claramente las nuevas metas para los investigadores desarrollar las drogas contra tuberculosis y malaria, y ella podrían hacer lo mismo para otras enfermedades infecciosas, según un papel en la Naturaleza de esta semana.

La técnica, señalada en la aplicación del 29 de abril el gorrón, fue desarrollada por los investigadores de la Universidad de California, Berkeley, Harvard y las Universidades de Princeton, y los Institutos de la Salud Nacionales.

Genes que cambian despacio o en absoluto en un organismo, o a partir de un organismo a otro, generalmente producción a ser pedazos críticos de maquinaria molecular y, en un organismo infeccioso, de metas atractivas para los investigadores que esperan matarle

Alternativamente, los genes que cambian rápidamente son supuestos para estar bajo presión evolutiva selectiva, tal como la necesidad de un microbio de cambiar continuamente su cubierta exterior a la detección del escape por el sistema inmune humano. Tales genes pueden informar a investigadores cómo los organismos son más listo que el sistema inmune o desarrollan resistencia a los medicamentos.

Esta nueva técnica es una partida total de métodos actuales de encontrar genes en plena evolución, y ha establecido claramente ya genes previamente desconocidos en los parásitos de la tuberculosis y de malaria que podrían ser metas potenciales de la droga.

“En el método comparativo típico, investigadores tome los genes equivalentes de varios organismos, como seres humanos y los chimpancés y los ratones, alinéelos y cuente las diferencias,” Cazador explicado B. Fraser del co-autor, un estudiante de tercer ciclo en molecular y biología celular en Uc Berkeley. “Que da le que una idea qué clase de cambios un gen ha experimentado sobre la evolución, y de las clases de cambios de usted considere, usted puede deducir algo sobre la manera se está desarrollando - si se ha ejercido presión sobre para cambiar o se ha ejercido presión sobre para tirante lo mismo.

“Estamos saliendo con un resultado final similar - sabiendo qué clase de presiones evolutivas están en diversos genes - pero podemos hacerlo con apenas una única serie del genoma, en vez de alinearse genes de diversos genomas y de comparar series.”

Fraser trabaja en el laboratorio de Michael Eisen, profesor adjunto del adjunto de Uc Berkeley de molecular y biología celular y pieza del consorcio QB3 (Instituto de California para la Investigación Biomédica Cuantitativa).

“Esta técnica se puede utilizar para determinar rápidamente los genes patógenos que interactivo de cerca con el sistema inmune humano, puesto que estos genes están bajo enorme presión para desarrollarse rápidamente,” dijo al co-autor Joshua B. Plotkin, persona menor en la Facultad de Artes y de Ciencias en Harvard. “Tales genes son metas primeras para que las nuevas drogas y las vacunas contradigan patógeno mortales.”

La técnica implica un análisis estadístico de un genoma entero, comparando el índice de cambio de un gen específico al índice de cambio medio dentro del genoma. El genoma de un organismo es una serie de los nucleótidos de la DNA - A, G, T o C (para la adenina, la guanina, el thymine y la citosina) - agrupados en los tríos, llamados los codones. Códigos de Cada codón para que un aminoácido específico sea atado junto para crear una proteína. El thymine de la serie, la citosina y la adenina - un codón del TCA - rinde siempre un aminoácido de la serina, por ejemplo.

Porque 64 tríos de la DNA se pueden hacer de los cuatro nucleótidos disponibles de la DNA pero hay solamente 20 diversos aminoácidos, algunos aminoácidos son cifrados por más de un codón. La Arginina, por ejemplo, es cifrada por seis diversos codones: CGA, CGC, CGG, CGT, AGA y AGG.

De Acuerdo con una idea por Plotkin, las personas puestas a cero hacia adentro en la susceptibilidad de codones a las mutaciones de punta - cambio de un único nucleótido de la DNA - y el hecho de que no todas las mutaciones de punta tienen el mismo efecto. Una mutación de punta al azar en algunos codones es menos probable crear un codón ese los códigos para un diverso aminoácido. Por ejemplo, la conversión de CGA al CGC todavía daría lugar a una arginina, saliendo de la serie del aminoácido de la proteína sin cambios. De Acuerdo con la estructura del código genético - es decir, los codones que conectan del vector de traslación a los aminoácidos - el grupo podía informar qué codones eran más probables haber sido transformados en un codón para un diverso aminoácido.

Contando, por ejemplo, la frecuencia de los seis codones que cifran para la arginina en un único gen, y comparándolo a la frecuencia en el genoma completo, los investigadores pueden determinar si el gen ha desarrollado probablemente más rápido o más lento que el genoma en conjunto.

¿“Nosotros agregamos hacia arriba sobre un gen entero que los tríos él estén utilizando, y entonces pedimos, “Preveíamos ver esta clase de uso de tríos apenas por casualidad o no? “” Fraser dijo. “Si no, es inusual y nos da una pista a cómo el gen se ha estado desarrollando.”

“Necesitamos la serie entera del genoma porque tenemos que aprender, para cada genoma, cuál es su distribución de los antecedentes de tríos,” él agregamos. “Si no conociéramos eso, no podríamos encontrar un gen con una partida importante de eso.”

La técnica trabaja solamente con algunos aminoácidos. Los nuevos resultados vienen de un análisis de la arginina, leucina y la serina, que se cifra para cerca de seis diversos codones, y la glicocola, que cifró para cerca de cuatro diversos codones.

Las personas, que Jonatán incluido Dushoff, investigador postdoctoral en Princeton y el NIH, utilizó su técnica para analizar los 4.000 genes en el genoma de la bacteria de la tuberculosis (tuberculosis de Micobacteria) y los 5.000 genes en el genoma del parásito de malaria (falciparum del Plasmodium).

Los genes en estos organismos que resultaron ser en plena evolución eran en gran parte esos genes que cifraban para los antígenos, es decir, las proteínas que recubren la superficie del patógeno e incitan una inmunorespuesta. Constante cambiando su cubierta del antígeno, un patógeno puede eludir el sistema inmune, desarrollándose eventual en una nueva deformación para desafiar el sistema inmune humano otra vez.

“El hecho de que encontráramos la mayoría de los antígenos se desarrollaba rápidamente bajo nuestro que nuestra técnica trabaja,” Fraser confirmado métrico dijo.

Los investigadores también descubrieron los genes previamente desconocidos que se están desarrollando rápidamente. Estos genes son candidatos atractivos a la investigación adicional en la cual los genes pueden obrar recíprocamente con el sistema inmune humano.

“También lo encontramos que dentro de clases de antígenos, algunos están bajo selección mucho más fuerte que otros, antes de las cuales la gente no había encontrado,” dijimos. “Podemos hacer las hipótesis sobre cuáles están obrando recíprocamente real con el sistema inmune y cuáles no son, sobre la base de este nuevo encontrar.”

Fraser acentuó que la técnica, designada volatilidad del codón, ahora complementa el campo común comparativo de los métodos del gen. La volatilidad del Codón puede hablar de la presión evolutiva reciente sobre genes, mientras que los métodos comparativos pueden hablar de la presión evolutiva sobre millones de años.

El método de la volatilidad del codón tiene limitaciones, sin embargo, él dijo. Confía en el hecho de que la proporción de cada uno de los cuatro nucleótidos de la DNA es bastante uniforme a través del genoma entero de un organismo. En seres humanos, sin embargo, la proporción es diferente en diversos lugares en el genoma. Sin Embargo, Fraser dijo que el grupo está en el trabajo que modifica el método para analizar volatilidad del codón en el genoma humano.