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Los científicos correlacionan el paisaje regulador del genoma del ratón en la resolución unicelular

Los científicos han terminado un esfuerzo importante de correlacionar el paisaje regulador del genoma del ratón en una resolución unicelular.

Las personas aplicaron un análisis especial que se habían convertido previamente para perfilar una característica genomic llamada accesibilidad de la cromatina.

Los investigadores estaban interesados en cómo el enrollamiento de la DNA, envolviendo y empaquetando en lo que se llama cromatina influencia lo que se hace la información genética disponible para ser actuada sobre en cada célula individual. La DNA es como molduras en una hilera. Forma de espacios donde se mueven de modo que las proteínas puedan llegar hasta y “se leen” las “molduras moleculares” la información genética. Ese estado es accesibilidad de la cromatina.

En el estudio, casi cientos mil células individuales a partir de 13 tejidos adultos del ratón macho fueron ensayadas. Los tejidos eran: médula, intestino grueso, corazón, riñón, hígado, pulmón, intestino delgado, bazo, testículos, timo, el cerebro entero y la corteza del cerebelo y prefrontal del cerebro.

Los científicos observaron 85 configuraciones distintas de la accesibilidad de la cromatina, y podrían destinar la mayor parte de éstos a los tipos específicos de la célula. También catalogaron más de cuatrocientos mil elementos reguladores potenciales. Los investigadores podían generalmente determinar atados de células con paisajes similares de la cromatina, y después examinan este atado para escoger tipos diversos de la célula.

Dijeron que la calidad de sus datos era variable, en gran parte dependiendo de tipo del tejido. Los datos estaban de baja calidad en células del progenitor de la esperma en los testículos, porque la DNA se empaqueta diferentemente en estas células reproductivas.

Los datos espigados en este atlas podían avance la comprensión de caminos de desarrollo y la formación de linajes de la célula. Por ejemplo los investigadores pueden utilizar este recurso para entender cómo la accesibilidad de la cromatina cambia mientras que las células de sangre-formación no maduras giran en los glóbulos maduros con papeles específicos.

Este atlas unicelular de la accesibilidad de la cromatina, los investigadores dicen, son parte de un esfuerzo en curso entre laboratorios en todo el mundo de compilar un atlas completo de los tipos de la célula para los seres humanos, los ratones y otras especies. El Shendure, el Trapnell y los laboratorios de colaboración han generado los atlas relacionados para los tornillos sin fin y las moscas que se convertían.

Los métodos y las conclusión se publican el 2 de agosto en la célula del gorrón.

Los autores mayores en el estudio eran col Trapnell y Jay Shendure, ambo facultad en el departamento de las ciencias del genoma en la universidad de la Facultad de Medicina de Washington, y de las piezas del centro de Paul G. Allen Discovery para el trazado del linaje de la célula y del instituto de Brotman Baty para el remedio de la precisión en Seattle. Shendure es también investigador del Howard Hughes Medical Institute.

Darren A. Cusanovich, becario postdoctoral anterior, y Andrew J. Hill, estudiante de tercer ciclo, ambos que trabajaban en el laboratorio de Shendure, dirigió el estudio. Cusanovich y sus colegas desarrollaron los protocolos combinatorios unicelulares del análisis de la indexación de direcciones críticos a esta investigación.

“Esta tecnología unicelular mide cómo el genoma se ordena en células individuales y cómo se regulan los genes,” dijo a Cusanovich, ahora profesor adjunto en la Universidad de Arizona. Otros estudios genéticos, colina conocida, han mostrado que la mayoría de las variantes genéticas que son la base de enfermedades comunes bajan en las regiones de la no-codificación del genoma, donde la administración de la actividad de gen origina.

“Estas señales,” Shendure dijo, “parezca a veces ser en medio de la nada. Los científicos han faltado las herramientas para imaginar qué genes están regulando. Estos datos nos ayudan a entender las reglas reguladoras en diversos tipos de la célula.”

La “investigación tal como esto está ofreciendo una opinión cómo los organismos complejos pueden tener una variedad tan increíble de tipos de la célula que contienen el mismo genoma de la referencia,” Hill dijo.

Trapnell explicó que los estudios más anteriores han aplicado métodos genomic a los tejidos o a las muestras integrados por muchos tipos de la célula. El hacer un promedio a través de muchos diversos tipos de la célula, sin embargo, puede obscurecer qué está entrando conectado en tipos individuales de la célula.

“Estamos interesados en propiedades genomic de células en el nivel unicelular,” él dijo. Él agregó que la mayoría de la investigación en esta área ha estado prendido si la expresión de ciertos genes en células es con./desc., y menos común en porqué o cómo se activan los genes, sintonizado o impuesto silencio.

Los investigadores utilizaron sus datos resultantes para determinar son qué partes del genoma “se abren” en diversos tipos de la célula y qué genes regulan estos elementos. Entonces entrecruzaron este atlas con los resultados de los estudios genoma-anchos humanos de la asociación, que destapan variantes genéticas con eslabones posibles de la enfermedad.

Los investigadores podían implicar los tipos de la célula que desempeñan un papel en muchos desordenes y rasgos humanos comunes, a pesar de que los datos del atlas de la célula vinieron de ratones, no gente.

Por ejemplo, la heredabilidad para la enfermedad de Alzheimer no fue enriquecida en ninguna clase de las neuronas conocidas como neuronas, sino que por el contrario fue enriquecida lo más fuertemente posible en microglia, que defienden el sistema nervioso. En cambio, los enriquecimientos más fuertes de la heredabilidad para el desorden bipolar estaban en neuronas excitadoras.

Otros rasgos examinaron de esta manera condiciones autoinmunes incluidas, los altos niveles de lípido, las deficiencias de la inmunoglobulina, talla y composición de carrocería, asma, fiebre de heno, los ataques del corazón, gota y un ordenador principal de otras condiciones o características.

El trabajo relacionado llevado por los investigadores del remedio de UW, publicados el 2 de agosto en célula molecular, introduce Cicero, un algoritmo nombrado para el orador romano. Este algoritmo ayuda a determinar la gramática de la regla del gen. El método golpea ligeramente en datos unicelulares de la accesibilidad de la cromatina y elementos reguladores de los eslabones en la DNA a los genes que apuntan.

El software, escrito por Hannah Pilner, un estudiante de tercer ciclo en los laboratorios de Trapnell y de Shendure, determina cómo los millares de elementos reguladores orquestran la expresión génica en células musculares que se convierten.

Los científicos utilizaron Cicero para que el atlas del ratón construya un mapa de conexiones potenciales entre los elementos reguladores en cada tipo de la célula. La esperanza es que esta clase de correspondencia revelará cómo millones de series reguladoras de la DNA en el genoma controlan cómo las células realizan sus funciones especializadas.

La producción de un atlas de la célula humana es una tarea de enormes proporciones, debido a los granes números de células en la carrocería, y los muchos diversos tipos de células que se piensen para existir sobre la vida de un individuo. El ser humano adulto medio contiene aproximadamente 37 células trillón que varíen en tipo, abundancia y el estado del revelado.

Sin embargo, el progreso tal como ése descrito en estos papeles pudo ayudar en la creación de un atlas de la célula humana. Los investigadores señalaron que cuál era una vez necesitando mucho trabajo lograr para un puñado de tipos de la célula puede ahora ser hecho en la resolución unicelular en apenas algunos meses.

En contraste con un ser humano, un ratón de casa se piensa para tener solamente cerca de 10 mil millones células en su carrocería (aproximadamente 0,02% tanto como en el cuerpo humano). Los seres humanos y los ratones divergieron de un antepasado común hace cerca de 75 millones de años.

A pesar de los cambios genéticos que han ocurrido desde entonces, el ratón ofrece muchas pistas a la salud humana y a la enfermedad. Debido al lazo evolutivo, el atlas de la célula del ratón contribuirá a entender cómo son mamíferos, incluyendo ser humano, se presentaron los tipos de la célula.