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El nuevo atlas del cerebro del ratón ofrece discernimiento en cómo los genes trabajan en corteza cerebral

La colaboración de NIH-Oxford puede ofrecer pistas en enfermedades de cerebro humano

Un nuevo atlas de la expresión génica en el cerebro del ratón ofrece discernimiento en cómo los genes trabajan en la parte exterior del cerebro llamado la corteza cerebral. En seres humanos, la corteza cerebral es la parte más grande del cerebro, y la región responsable de memoria, de la opinión sensorial y del lenguaje.

Los ratones y la gente comparten el 90 por ciento de sus genes tan el atlas, que se basa en el estudio de ratones normales, de endechas un asiento para los estudios futuros de los modelos del ratón para las enfermedades humanas y, eventual, del revelado de tratamientos. Los investigadores del instituto de investigación nacional del genoma humano (NHGRI), parte de los institutos de la salud nacionales, y de la Universidad de Oxford en el Reino Unido, publicaron una descripción del nuevo atlas en la neurona del gorrón del 25 de agosto de 2011. El estudio describe la actividad de más de 11.000 genes en las seis capas de las neuronas que componen la corteza cerebral.

“Este estudio muestra la potencia de las tecnologías genomic para hacer descubrimientos inesperados sobre la biología básica de la vida,” dijo a director Eric D. Green, M.D., Ph.D. de NHGRI “que el cerebro es nuestro órgano más complejo. Hasta que entendamos cómo se construye y cómo funciona basado en nuestra heliografía genética, nos obstaculizarán en mantener el cerebro sano u ocuparse de sus enfermedades terribles.”

Para correlacionar actividad de gen en las seis capas de la corteza cerebral del ratón, el equipo de investigación primero micro-disecó los cerebros de ocho ratones adultos, separando las capas de la corteza. Entonces purificaron RNAs tramitado, incluyendo el ARN de mensajero, de cada capa cortical.

La célula crea el ARN de mensajero (mRNA) cuando se encienden los genes y la clave de la DNA se lee para hacer las proteínas. La presencia de un mRNA indica que un gen está girado, y la cantidad de mRNA muestra el fragmento al cual el gen es activo.

Para determinar qué genes fueron girados y en qué medida, los investigadores utilizaron relativamente una nueva tecnología de secuencia llamada ARN-seq. La técnica depende de dos pasos. La primera copia de los investigadores tramitó el ARN en una forma de la DNA, y después ordena la DNA resultante en un de segunda generación, DNA que ordenaba el instrumento. El conjunto de datos masivo resultante se debe entonces analizar por un atado de computadores para determinar qué genes se han girado en las neuronas y en qué medida.

Los colaboradores internacionales han hecho el nuevo atlas libremente disponible en http://genserv.anat.ox.ac.uk/layers.

Determinando la actividad de gen en cada capa, los investigadores creen que será posible conectar la anatomía del cerebro, la genética y procesos de la enfermedad con la mayor precisión. El equipo de investigación encontró que más que la mitad de los genes expresados en la corteza cerebral del ratón mostraron diversos niveles de actividad en diversas capas. Punto de estas diferencias a las áreas donde los genes específicos desempeñan papeles importantes.

“Encontramos que los genes asociados a algunas enfermedades humanas eran más activos en ciertas capas. Por ejemplo, descubrimos los genes asociados previamente a la enfermedad de Parkinson en la capa cinco y a la enfermedad de Alzheimer en capas dos y tres. Éstas son correlaciones, no no necesariamente causales, pero sugieren las direcciones para la investigación futura,” dijo a T. Grant Belgard, autor importante del papel y de una persona de NIH-Oxford en el brazo de la tecnología del genoma de NHGRI. “Conociendo la configuración detallada de la expresión de todos los genes en la corteza y cómo este los ajustes en la configuración total del cerebro nos ayudarán a entender cómo los genes actúan juntos para sostener las células y los circuitos que son la base de comportamiento y de enfermedad.”

Usando la técnica, los investigadores descubrieron un arsenal extenso de noncoding RNAs. Éstos son RNAs producido de la DNA que no codifican las proteínas, pero desempeñan probablemente un papel crítico en genes de regulación y procesos biológicos que controlan. Algunos de éstos eran activos en capas específicas, y muchos no habían sido descubiertos previamente.

El estudio también fomenta demostró la importancia de la opción que empalma en la función del gen dentro del cerebro. El ARN de mensajero incluye los segmentos llamados los exones que se pueden coser juntos en maneras diferentes de producir un mensaje maduro que la célula utilice para producir las proteínas. El proceso que empalma alternativo permite que un único gen produzca muchas diversas proteínas que puedan tener diversas funciones en diversas células o en diversas horas en la vida de una célula.

Muchos genes alternativamente empalmados mostraron diversas distribuciones de las formas alternativas entre las capas. Esto incluye el gen Mtap4, cuya actividad se altera en enfermedad de Alzheimer.

El próximo año, Belgard y otros estarán implicados en un esfuerzo de replegar el atlas del cerebro del ratón para las partes del cerebro humano.