Invasores de genes son obstaculizados por la defensa el genoma de una célula de 14-feb-2013

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Universidad de California - San Francisco

Invasores de genes son obstaculizados por la defensa del genoma de una célula

IMAGEN: Esta es Hiten Madhani, MD, Ph.D.

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Guerras Gene rabia dentro de nuestras células, con la invasión de ADN regularmente amenazando con subvertir nuestro plan humano. Ahora, a partir de los resultados del Premio Nobel ganadores, investigadores de UC San Francisco han descubierto una máquina molecular que ayuda a proteger los genes de una célula contra estos intrusos de ADN.

La máquina, llamada SCANR, reconoce y se dirige al ADN extraño. El equipo de la UCSF lo identificó en la levadura, pero dada la similitud de la levadura y células humanas, los mecanismos comparables también puede ser encontrado en los seres humanos, en los que podrían servir para reducir la carga de las enfermedades humanas y la muerte heredada, dijeron los investigadores.

Los objetivos de SCANR son pequeños tramos de ADN llamados transposones, un nombre que evoca imágenes de plagas exóticas. Pero transposones son reales, y para algunos recién nacidos, peligro de muerte. Se encuentra dentro de los genomas de organismos tan simples como las bacterias y tan complejo como los seres humanos, que están en una extraña manera - en algún momento, cada uno se importó en el genoma de su anfitrión de otra especie.

A diferencia de los genes nativos de un organismo, que se reproducen una sola vez durante la división celular, transposones - también llamados genes saltarines - replican varias veces, y se insertan en lugares al azar dentro del ADN de la célula huésped. Cuando transposones se insertan en el medio de un gen importante, pueden causar defectos de mal funcionamiento, de la enfermedad o de nacimiento.

Pero al igual que el sistema inmune tiene maneras de distinguir lo que es parte del cuerpo y lo que es extranjera y no pertenece, los investigadores dirigidos por la UCSF Hiten Madhani, MD, PhD, descubierto en SCANR una forma novedosa a través del cual la maquinaria genética dentro de una célula del núcleo reconoce y se dirige a los transposones. El estudio fue publicado en línea el 13 de febrero en el journalCell.

"Hemos sabido que sólo una fracción de las enfermedades humanas heredadas son causados ??por estos elementos genéticos móviles," dijo Madhani. "Ahora que hemos encontrado que las células utilizan un paso en la expresión de genes para distinguir 'auto' de 'no-yo' y para detener la propagación de transposones."

Eones Gene Wars Span

Los transposones han sido irrumpir en los genomas y el cruce de fronteras de las especies a lo largo de la evolución. La rápida evolución de las especies bacterianas a menudo las utilizan para transmitir resistencia a los antibióticos entre sí.

Casi la mitad de la del ADN en el genoma humano consiste de transposones, y el porcentaje puede potencialmente deslizarse hacia arriba con cada generación. Eso es porque casi el 20 por ciento de los transposones son capaces de replicarse en una manera que no está restringido por las reglas normales de la replicación del ADN durante la división celular - aunque a través de las generaciones a través del tiempo, la mayoría se han convertido inactivado y ya no representan una amenaza.

Mientras que los humanos están plagados de transposones, en comparación con algunos organismos han bajado fácil, según Madhani, profesor de bioquímica y biofísica en la UCSF. Genoma del lirio de agua es del 99 por ciento derivado de transposones. La salamandra humilde tiene aproximadamente el mismo número de genes que los humanos, pero en algunas especies el genoma es casi 40 veces más grande, debido a todos los insertados, transposones replicantes. Para acomodar este ADN, las células de una salamandra son grandes en comparación con las células de un ser humano.

Descubrimiento de los científicos de SCANR y cómo se dirige a los transposones en las Cryptococcus neoformans levadura se basa en el descubrimiento de Nobel-ganador del Premio de genes saltarines por el genetista de maíz Barbara McClintock, y el descubrimiento Nobel-premio-que gana por Richard Roberts y Phillip sostenido que las partes de un solo gen pueden estar separados a lo largo de los cromosomas mediante la intervención bits de ADN, llamados intrones. Los intrones se transcriben en el ARN a partir de ADN pero luego se empalman de las instrucciones para la construcción de proteínas.

En el estudio actual, los investigadores descubrieron que la maquinaria de empalme de la célula se atasca cuando se llega al transposón intrones. SCANR reconoce este fallo y evita la replicación del transposón mediante la activación de la producción de moléculas "pequeños ARN de interferencia", que neutralizan el ARN transposón. El descubrimiento temprano de Andrew Fire y Craig Mello del fenómeno de la interferencia de ARN, una característica de esta focalización transposón recientemente identificado, también condujo a un Premio Nobel.

"Los científicos podrían encontrar que muchas de las formas peculiares en que los genes se expresan de forma diferente en los organismos superiores son, como eliminación de intrones en el caso de SCANR, útil en los genes que distinguen y que defienden" yo "de genes no-uno mismo '", dijo Madhani .

Phillip Dumesic, estudiante de MD / PhD y primer autor del estudio, llevado a cabo muchos de los experimentos clave. Otros UCSF co-autores incluyen a los estudiantes de posgrado Prashanti Natarajan y Benjamin Schiller, y el becario postdoctoral Changbin Chen, PhD. Los investigadores del Instituto Whitehead de Investigación Médica en Cambridge, Massachusetts, y del Instituto de Investigación Scripps en La Jolla, California, contribuyeron a la investigación.

Los Institutos Nacionales de Salud financiaron el estudio.

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