Científicos de Rusia, describen los efectos de la presencia de cromosomas “extra” en el genoma humano
Moscú, Rusia, Eurasia.- Investigadores de la Facultad de Biología de la Universidad Estatal de Moscú, como parte de un equipo de autores de varias organizaciones rusas, han descrito por primera vez los efectos provocados por la presencia de cromosomas “extra” en el genoma humano en relación con la organización 3D. del genoma.
Se descubrió que en tales situaciones, muchas regiones importantes del genoma, ubicadas incluso en cromosomas «no duplicados», se vuelven menos accesibles para leer información de ellos. Esto explica por qué los cromosomas adicionales causan efectos tan graves en la salud de los humanos. Los resultados del estudio, financiado con la subvención del Ministerio de Educación y Ciencia N° 075-15-2021-1062 en el marco del proyecto nacional “Ciencia y Universidades”, fueron publicados en la Revista Internacional de Ciencias Moleculares.
Una célula humana normalmente tiene 23 pares de cromosomas, que juntos forman su genoma. Como resultado de diversas alteraciones en el funcionamiento normal de la célula, pueden surgir situaciones en las que algunos cromosomas se vuelven más de dos (de tres a seis). El caso más común de estos trastornos es la trisomía, en la que una célula tiene tres copias de un cromosoma. Muy a menudo, la trisomía ocurre en las primeras etapas del desarrollo embrionario y conduce a su rápida muerte intrauterina. Sin embargo, en algunos casos, las trisomías no son letales y, como resultado, los niños nacen con síndromes de Patau, Edwards y Down. En promedio, uno de cada 2.500 recién nacidos padece uno de estos síndromes, que se caracterizan por retraso mental, múltiples malformaciones congénitas y deformidades faciales.
Inicialmente, se creía que todas estas patologías son causadas directamente por cromosomas «extra», ya que los genes codificados en ellos, como resultado de su duplicación, comienzan a expresarse con el doble de fuerza, y esto, a su vez, conduce a la formación. de muchas proteínas en la célula en cantidades mayores. Ahora la opinión dominante en la comunidad científica es que esta razón por sí sola no es suficiente para que los recién nacidos presenten trastornos tan graves y complejos. Sin embargo, durante mucho tiempo no se encontraron otras razones para esto.
En su trabajo, los científicos sugirieron que la presencia de cromosomas adicionales en una célula puede provocar alteraciones en la organización espacial del genoma. El genoma de una célula está dispuesto en una estructura tridimensional compacta y la corrección de este plegamiento determina el funcionamiento normal de los genes.
Para probar esta hipótesis, los investigadores utilizaron el método Hi-C, que permite identificar contactos de diferentes partes del genoma entre sí y, por tanto, describir cómo se pliega espacialmente el genoma. En este método, es necesario «fijar» los contactos débiles de partes del ADN celular entre sí mediante un tratamiento con agentes químicos especiales, como resultado de lo cual estos contactos se vuelven extremadamente fuertes. Después de esto, se lleva a cabo una secuenciación de alto rendimiento de los fragmentos de ADN «entrecruzados», lo que permite comprender qué partes del genoma estaban cercanas entre sí en la muestra original. Al comparar muestras de control (con plegamiento normal del genoma) y experimentales (con cualquier alteración), se puede evaluar el grado y la naturaleza de estas alteraciones. Resultó que las trisomías que causan los síndromes de Patau, Edwards y Down provocan reordenamientos espaciales muy importantes del genoma humano.
«En el trabajo realizado en el marco del FNTP para el desarrollo de tecnologías genéticas, mostramos algo muy importante», dice Sergei Ulyanov, uno de los autores del trabajo, investigador destacado de la Facultad de Biología de Universidad estatal de Moscú. “Resultó que en las trisomías que estudiamos, otros cromosomas que no se duplicaban cambiaban mucho su estructura. Además, estos cambios son bastante específicos: en muchos casos, son las regiones que portan genes que son especialmente importantes para la célula (los llamados “genes de mantenimiento”) las que cambian su conformación. Además, la conformación cambia de modo que estas regiones se vuelven más compactas. Esto significa que a los sistemas celulares les resulta más difícil leer información de estas áreas y sintetizar las proteínas correspondientes, por lo que hay menos de estas proteínas. Ésta puede ser una de las razones por las que la trisomía tiene un efecto negativo tan fuerte en el desarrollo del feto: se altera el funcionamiento normal no sólo de los cromosomas duplicados, sino también de muchos otros, y esto se debe precisamente a alteraciones en la organización espacial de el genoma”.
Al trabajo asistieron empleados del Instituto de Biología Genética de la Academia de Ciencias de Rusia y del Instituto para Problemas de Transmisión de Información que lleva su nombre. AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO. Kharkevich RAS.
