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Aleatoriedad en la expresión génica a llevar a las diferencias en la gente que es genético idéntica

Los experimentos de los investigadores (HHMI) del Howard Hughes Medical Institute la han revelado pudieron ser posibles para la aleatoriedad en la expresión génica llevar a las diferencias en células - o la gente, de hecho - que es genético idéntica.

Los investigadores, el investigador Erin K.O'Shea de HHMI y el colega Jonatán M. Raser, ambos en la Universidad de California, San Francisco, publicaron su las conclusión 27 de mayo de 2004, en la ciencia expresa, la edición en línea de la ciencia del gorrón.

Según O'Shea, la noción original que el ruido al azar en la expresión génica - los procesos por los cuales las proteínas son sintetizadas de la información contuvo en la DNA - se presentó de una paradoja. “Mientras que los procesos tales como expresión génica implicada en el revelado de organismos proceden en una moda muy ordenada, paradójico, dependen de las reacciones químicas que son intrínsecamente de probabilidad, como mover de un tirón una moneda,” dijo a O'Shea. “Y puesto que estos procesos implican una pequeña cantidad de moléculas, deben ser afectadas importante por casualidad, apenas como mover de un tirón una moneda que algunas veces serán afectadas más pesado que moviéndola de un tirón muchas veces.”

Experimentos anteriores de Michael Elowitz, que ahora está en el Instituto de Tecnología de California, y de sus colegas en la universidad de Rockefeller demostraron que este tipo de ruido al azar existió en la bacteria común Escherichia Coli. En experimentos posteriores, Raser y O'Shea se establecieron para explorar el ruido al azar subyacente del mecanismo en la expresión génica en un organismo más alto - elegir el animal más primitivo, levadura.

Raser y O'Shea utilizaron una técnica del indicador desarrollada por Elowitz para descubrir ruido en la expresión génica. Dirigieron las células de levadura para producir las proteínas fluorescentes azules y amarillas del indicador bajo el control del mismo “promotor” - el segmento del gen que regulaba su expresión. En este esquema, si no hubiera ruido, cada célula aparecería la misma mezcla de color azul y amarillo bajo el microscopio.

Sin embargo, si entrara silenciosamente algún ruido, produciría una variación en colores entre las células. Esta variación del color se podría entonces medir para determinar la cantidad de ruido que estaba presente. Este método eliminó cualquier influencia de factores ambientales externos o las variables tales como diferencias en célula pulsan, puesto que los dos genes operaban el interior la misma célula.

Después de usar esta técnica para estudiar la función de diversos promotores, los científicos concluyeron que el ruido, afectó de hecho a la expresión génica en las células de levadura. También encontraron que diversos promotores produjeron diversas cantidades de ruido.

De acuerdo con sus estudios, Raser y O'Shea creen que han determinado la fuente de una porción importante del ruido al azar que observaron. “Nuestros experimentos sugieren que para los promotores que estudiamos, una fuente importante del ruido es el acto de preparar la DNA del promotor, la región reguladora, ser competente para la transcripción,” dijo a O'Shea. Esta preparación, ella dijo, implica el “remodelar” de la estructura protectora, llamada el nucleosome, que envuelve la región reguladora del gen de modo que la maquinaria de la transcripción pueda llegarlo hasta. “Y el paso que está generando ruido es este acto de quitar los nucleosomes, para permitir el acceso de la maquinaria de la transcripción y de las proteínas reguladoras,” ella dijo.

El remodelado es determinado lento, O'Shea dijo, y conforme a la variación de probabilidad importante. Esta variación tendría probablemente una influencia en la cantidad de mRNA producida para cada gen marcador-marcado con etiqueta y así el nivel de una determinada proteína en la célula - afectar a su color.

Según O'Shea, la aleatoriedad en el gen expreso podía tener implicaciones evolutivas y biológicas importantes, ventajosas para las células y perjudiciales. Por ejemplo, las mutaciones en genes podían cambiar a su independiente del efecto de la mutación sí mismo de la “ruidosidad”. El ruido en genes esenciales podía ser perjudicial para una célula. Sin embargo, el ruido podría también producir diversidad en poblaciones de células con el mismo maquillaje genético, y esta diversidad podría hacerlas más adaptables a los cambios.

Otro efecto de la aleatoriedad en la expresión génica se pudo observar, por ejemplo, en células con dos copias ligeramente diversas del mismo gen, donde uno pudo ser más ruidoso que el otro. Tal ruido pudo también producir variabilidad entre las células que pudieron ofrecer ventajas evolutivas.

El ruido en genes pudo también ser un gatillo para la formación de tumores, dijo a O'Shea. En caso de que las células pierdan una copia de un gen con la mutación, la reducción en número del gen aumenta el ruido en la expresión génica. Este aumento en ruido lo hace más probablemente que el gen restante pudo alterar su actividad para accionar la proliferación incontrolada.

El ruido podía ser necesario para el revelado normal de algunos sistemas biológicos, dijo a O'Shea. Por ejemplo, cuando las neuronas olfativas en el embrión que se convierte “están decidiendo” que de una multitud de receptores odorantes posibles que producirán - una opción que es final - ruido al azar en la expresión génica pudo ser necesario habilitar esta decisión, ella dijo.

O'Shea dijo que su grupo proyecta continuar esta línea de la investigación y de las esperanzas de determinar en qué casos es beneficiosa tal aleatoriedad a un organismo. Entonces, alterarán el nivel de ruido y determinarán cómo afecta a la aptitud física del organismo. También quieren seguir la producción del ruido en una célula en un cierto plazo - bastante que en poblaciones de células - para explorar más detalladamente cómo se produce el ruido.