Los investigadores han descubierto una «gramática espacial» en ADN que redefine el papel de los factores de transcripción en la regulación genética, influyendo en nuestra comprensión de las variaciones genéticas y las enfermedades.

Un código recientemente descubierto en el ADN conocido como “gramática espacial” puede revelar el secreto de cómo se codifica la actividad genética en el genoma humano.

Este descubrimiento innovador, identificado por investigadores de la Universidad Estatal de Washington y la Universidad de California en San Diego, y publicado en Naturalezareveló una gramática espacial oculta postulada durante mucho tiempo incrustada en el ADN. La investigación podría remodelar la comprensión de los científicos sobre la regulación genética y cómo las variaciones genéticas pueden influir en la expresión genética en el desarrollo o la enfermedad.

Descubrimiento de la dependencia posicional

Los factores de transcripción, las proteínas que controlan qué genes del genoma de una persona se activan o desactivan, desempeñan un papel crucial en este código. Considerados durante mucho tiempo activadores o represores de la actividad genética, esta investigación muestra que la función de los factores de transcripción es mucho más compleja.

«Al contrario de lo que se encuentra en los libros de texto, los factores de transcripción que actúan como verdaderos activadores o represores son sorprendentemente raros», dijo el profesor asistente de WSU Sascha Duttke, quien dirigió gran parte de la investigación en la Escuela de Biociencias Moleculares de la Facultad de Medicina Veterinaria de WSU. .

En cambio, los científicos descubrieron que la mayoría de los activadores también pueden funcionar como represores.

«Si eliminas un activador, su hipótesis es que se pierde la activación», dijo Bayley McDonald, estudiante graduada de WSU que formó parte del equipo de investigación. «Pero eso sólo fue cierto en el 50% al 60% de los casos, por lo que sabíamos que algo andaba mal».

Mirando más de cerca, los investigadores descubrieron que la función de muchos factores de transcripción dependía en gran medida de la posición.

Descubrieron que el espacio entre los factores de transcripción y su posición relativa al lugar donde comenzó la transcripción de un gen determinaba el nivel de actividad genética. Por ejemplo, los factores de transcripción pueden activar la expresión genética cuando se ubican aguas arriba o delante de donde comienza la transcripción de un gen, pero inhiben su actividad cuando se ubican aguas abajo o después del sitio de inicio de la transcripción de un gen.

«Es el espacio, o 'ambiente', lo que determina si un factor de transcripción determinado actúa como activador o represor», dijo Duttke. «Esto simplemente demuestra que, de manera similar a aprender un nuevo idioma, para aprender cómo se codifican los patrones de expresión genética en nuestro genoma, necesitamos comprender tanto sus palabras como su gramática».

Implicaciones para la investigación genética

Al integrar esta «gramática espacial» recientemente descubierta, Christopher Benner, profesor asociado de la UC San Diego, predice que los científicos pueden obtener una comprensión más profunda de cómo las mutaciones o variaciones genéticas pueden afectar la expresión genética y contribuir a las enfermedades.

«Las aplicaciones potenciales son enormes», dijo Benner. «Como mínimo, esto cambiará la forma en que los científicos estudian la expresión genética».

Referencia: “Función dependiente de la posición de los factores de transcripción específicos de secuencia humana” por Sascha H. Duttke, Carlos Guzman, Max Chang, Nathaniel P. Delos Santos, Bayley R. McDonald, Jialei Xie, Aaron F. Carlin, Sven Heinz y Christopher Benner, 17 de julio de 2024, Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07662-z