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Avance importante en la comprensión del genoma humano

Una salud y una ciencia de Oregon Universidad-llevaron el revelado de una técnica para determinar los elementos de mando que impulsan la expresión de genes en neuronas podrían soltar el potencial enfermedad-que lucha del genoma humano mucho-saludado.

Los científicos en el instituto de OHSU Vollum, que dirigió el estudio multidisciplinario que aparecía en la edición del 29 de diciembre de la célula del gorrón, están llamando la aproximación un avance importante en la comprensión del genoma.

El director del Vollum, Richard Goodman, M.D., Ph.D., profesor de la célula y de la biología de desarrollo, y de la biología del bioquímica y molecular, Facultad de Medicina de OHSU, dijo que la técnica podría dar un alza crítica a la nueva era de descubrimiento genomic dispuesta cuando el proyecto del genoma humano era temprano terminado el año pasado.

“La pregunta era cómo entender la cantidad enorme de información genomic se ha generado que,” Goodman dijo. “Nuestra aproximación ayudará a abrir el mando regulador del genoma.”

La aproximación podría aumentar la comprensión de los caminos detrás de las aberraciones genéticas que causan la diabetes, la enfermedad de Parkinson, enfermedad cardíaca, cáncer y otras enfermedades, él dijo.

La técnica de las personas de Vollum, desarrollada en colaboración con científicos en el laboratorio nacional de Brookhaven en Upton, la N.Y., y la universidad de estado de Nueva York, arroyo pedregoso, resultado de un esfuerzo de Soren Impey, Ph.D., en el laboratorio de Goodman de caracterizar una familia de genes regulados por “la proteína obligatoria del elemento de la reacción del campamento”, o CREB. Esta molécula bien-caracterizada está entre un grupo de proteínas llamadas los factores de la transcripción que obran recíprocamente con los elementos reguladores en la DNA que son responsables de aumentar o de disminuir el nivel de expresión génica en células.

La técnica implica el conectar de la DNA de una célula a la proteína del factor de la transcripción, después el aislar del complejo con un proceso llamado inmunoprecipitación. Las tiras de la DNA nucleótido-larga 21 entonces se liberan de la DNA immunoprecipitated para crear las “etiquetas genomic de la firma,” que entonces se determinan en la base de datos internacional del genoma. El método destapó cerca de 6.300 regiones reguladoras que correlacionaron a los sitios distintos en el genoma.

“Un subconjunto de estas regiones destaca genes nuevos,” dijo a Impey, profesor adjunto de la neurología, de la Facultad de Medicina de OHSU, y del autor importante del estudio.

Goodman llama el proceso “el análisis más completo hasta la fecha de un sistema metazoan - es decir, un sistema multicelular - de donde los factores de la transcripción atan a sus objetivos genomic.” Da a científicos un sistema para minar el genoma entero para todos los sitios reguladores que implican una proteína dada del factor de la transcripción.

“Usted puede comenzar a juntar un mapa transcriptivo de los caminos que están implicados en la función celular,” él dijo. “En el pasado, se es solamente posible observar una parte muy pequeña del genoma, pero ahora podemos observar el asunto. Es un paso grande adelante.”

David Ginty, Ph.D., profesor de la neurología en la Facultad de Medicina de la Universidad John Hopkins en Baltimore, mando molecular de los estudios de incremento y supervivencia de neuronas en el sistema nervioso vertebrado que se convierte como investigador del Howard Hughes Medical Institute. Él dijo que el reto a explotar el genoma humano ha sido destapar los lazos entre los genes determinados y entender cómo ocurren las configuraciones complejas de la expresión génica.

Pero el descubrimiento del laboratorio de Goodman, Ginty dijo, ayudará a científicos a entender cómo los factores de la transcripción coordinan configuraciones genéticas complejas y, por lo tanto, cómo se hacen diversas células y cómo funcionan.

“El estudio establece una aproximación maravillosamente simple a determinar mecanismos del mando genomic complejo,” él dijo. “El método debe probar útil para establecer cómo los equipos de genes se giran con./desc. en cualquier tipo dado de la célula, y cómo se logra la diversidad celular y funcional.”

La exploración del genoma humano ha sido frenética desde el genoma humano internacional que ordenaba el consorcio, llevado en los Estados Unidos por el instituto de investigación nacional del genoma humano y el Ministerio de Energía, y el instituto para la investigación Genomic (TIGR), un genoma privado que ordenaba a la compañía, anunció la realización del proyecto del genoma humano más de dos años antes de lo previsto en abril de 2003. Entre 20.000 y 25.000 genes que cifraban para las proteínas que se realizan la mayoría de las funciones de la vida fueron encontradas. Pero había un problema.

“Que no es muchos genes,” Goodman dijo. “Y por eso, en cierto modo, la declaración del genoma resuelto era algo arbitraria porque ha resuelto cuando usted la entiende realmente. Si usted observa el genoma, o la base de datos que el genoma ofrecido, qué usted tiene es un manojo de cartas y tiene que ser decodificado para entender lo que significan esas cartas.”

Goodman comparó el genoma a un listín de teléfonos en el cual los nombres fueron entremezclados “con muchas cartas del absurdo,” y los nombres ellos mismos estuvieron rotos en pedazos. “Y bastante que teniendo 26 cartas, hay solamente cuatro, y todas se mezclan hacia arriba,” él dijo. “Es duro saber dónde los genes comienzan y paran.”

Impey dicho: “Aunque el proyecto del genoma humano determinado cerca de 25.000 genes de la proteína-codificación, el equipo de instrucción que regula estos genes es, en general, desconocido. El es importante porque qué hace una célula cacerígena diferente de una célula noncancerous es el equipo de los genes que se giran con./desc. Estas instrucciones o regiones reguladoras se creen para ser lejos más numerosas que genes, pero no estaba sin obstrucción cómo determinarlos.”

“Desarrollamos una técnica nueva que puede aislar un equipo completo de regiones reguladoras y correlacionarlas al genoma entero. Nuestro trabajo ayudará a desenredar el equipo de instrucción genomic que regula cómo los genes se regulan en un tipo dado de la célula. Si uno ve el genoma como rompecabezas multidimensional, nuestras ayudas del método hacen el rompecabezas un poco más simple.”

El descubrimiento ha demostrado ya sus implicaciones para las enfermedades humanas. El laboratorio de Goodman está trabajando con el instituto del cáncer de OHSU en un oncogene cancerígeno que se presente cuando un cambio de cromosomas genera un factor anormal de la transcripción. “Si usted tuviera una técnica que permitiría que usted tomara ese factor y que determinara cuáles son sus objetivos, usted entendería porqué ese oncogene causa el cáncer,” a Goodman dijo.

Otro proyecto está examinando un factor de la transcripción implicado en la diferenciación de células dopamina-que producen. Determinando los objetivos del factor de la transcripción, las células madres distinguidas como células de la dopamina podrían ser desarrolladas para tratar la enfermedad de Parkinson.

Y un proyecto con Markus Grompe, M.D., del centro de célula madre de OHSU Oregon está estudiando el factor de la transcripción implicado en la diferenciación de célula beta pancreática.

“Éste es un factor que impulsa la expresión de la insulina, pero también otro distinguió propiedades de una célula beta, así que si podemos determinar todos esos objetivos, entenderemos algo sobre la naturaleza del revelado de una célula beta,” Goodman dijo.

Ginty, de la Universidad John Hopkins, dijo que el futuro podría incluso llevar a cabo respuestas a las preguntas tales como cómo una neurona en el cerebro salva la información que forma la base de la memoria.

“El futuro de la exploración del genoma traerá una comprensión cómo el genoma se controla para rendir diversos tipos de la célula de la carrocería y de sus diversas funciones,” del él dijo.

Además de Goodman y de Impey, estudie a los colaboradores incluidos: Hyunjoo Cha-Molstad, Jami Dwyer y Gregory Yochum, instituto de Vollum; Sean McCorkle y Juan Dunn, laboratorio nacional de Brookhaven; Protuberancia de Jeremy, Facultad de Medicina del esmeril; Shannon McWeeney, OHSU; y Gail Mandel, universidad de estado de Nueva York, arroyo pedregoso.