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Repair-seq, una nueva herramienta molecular para detectar “puntos calientes” de reparación en el genoma

Rubén Megía González, Genotipia

 

Investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos, la Universidad de California en San Diego (UCSD) y la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), han desarrollado un nuevo método para detectar sitios de reparación del ADN en cultivos celulares sin capacidad replicativa. Gracias a este método, han detectado alrededor de 65 000 regiones del genoma neuronal que son reparadas de forma prioritaria.

reparación del ADN neuronas
Un equipo de investigadores ha desarrollado una herramienta para detectar sitios de reparación del ADN en cultivos de células neuronales, sin capacidad replicativa. Imagen, células nerviosas en cultivo. Imagen: ALol88 – Own work, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=84140806.

Las células de nuestro organismo están expuestas a diferentes factores que pueden llegar a dañar su ADN, como es el caso de la radiación o de los radicales libres. Por esta razón han desarrollado diferentes mecanismos de reparación que les permiten contrarrestar los diferentes tipos de roturas que pueden producirse en sus moléculas de ADN. Por lo general, la reparación del ADN se produce en todo el genoma por igual. No obstante, estudios recientes han demostrado que, en ciertos tipos celulares, los procesos de rotura y reparación se concentran en ciertas regiones del genoma.

Es el caso de un reciente estudio, publicado el pasado mes de abril en la revista Science, que ha determinado que, en neuronas, la reparación se concentra en zonas concretas del ADN. Para este estudio, realizado por investigadores de diferentes instituciones, los autores han desarrollado una nueva técnica, a la que han denominado “Repair-seq”. Esta metodología, que consiste en la adición de nucleósidos artificiales marcados, permite la detección de sitios de reparación en cultivos celulares sin capacidad replicativa.

En un primer paso del estudio, los autores añadieron los nucleósidos artificiales a cultivos de células neuronales obtenidas a partir de células madre pluripotentes. Después de un tiempo, secuenciaron el genoma neuronal y analizaron qué zonas habían incluido los nucleósidos marcados. Los autores detectaron, gracias a este nuevo método, alrededor de 65 000 regiones del genoma que habían incorporado nucleósidos marcados. Los investigadores se refieren a ellas en el artículo como “puntos calientes” de reparación del ADN.

“Lo que vimos fueron regiones de reparación increíblemente nítidas y bien definidas; áreas muy concretas cuyos niveles de reparación eran sustancialmente más altos que los niveles de fondo”, explica el Dr Dylan Reid, investigador posdoctoral en el Instituto Salk de Estudios Biológicos y miembro de Vertex Pharmaceutics.

En un posterior análisis, los investigadores trataron los cultivos celulares con compuestos capaces de dañar el ADN y midieron su estabilidad. Los análisis mostraron que muchos de estos “puntos calientes” de reparación del genoma se mantienen bastante estables, incluso en presencia de elementos dañinos para el ADN. Además, los investigadores observaron que las regiones que se mantienen más estables están asociadas a sitios del genoma marcados epigenéticamente

Este trabajo es una de las primeras aproximaciones que se centra en el estudio de la reparación del genoma neuronal. “Hemos cambiado el paradigma de buscar daños a buscar reparación, y es por eso que pudimos encontrar estos puntos calientes”, explica el Dr. Reid. “Esta es una nueva Biología, que puede que finalmente cambie cómo entendemos las neuronas en el sistema nervioso y, cuanto mejor comprendamos esto, más fácilmente podremos desarrollar terapias para abordar enfermedades relacionadas con la edad”, añade.

Los investigadores presentan la técnica Repair-seq como una “potente herramienta para la investigación”, a la vez que aseguran que continúan buscando herramientas moleculares alternativas para el estudio de diferentes enfermedades. “Continuamos explorando nuevos métodos para estudiar la integridad del genoma, particularmente en relación con el envejecimiento y la enfermedad”, explica el Dr. Fred H. Gage, autor del estudio e investigador en el Laboratorio de Genética del Instituto Salk de Estudios Biológicos.

Referencia: How brain cells repair their DNA reveals “hot spots” of aging and disease. Salk Institute for Biological Studies. https://www.salk.edu/news-release/how-brain-cells-repair-their-dna-reveals-hot-spots-of-aging-and-disease/

Artículo Original: Reid DA, et al. Incorporation of a nucleoside analog maps genome repair sites in postmitotic human neurons. Science. 2021 Apr 2;372(6537):91-94. doi: http://dx.doi.org/10.1126/science.abb9032

 

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