Meterse debajo de la piel: la investigación molecular construye una nueva comprensión de la regeneración de la piel
Crédito: CC0 Public Domain
A medida que el aire continúa secándose y las temperaturas descienden, la batalla anual contra las manos y la piel secas ha comenzado oficialmente. Una nueva investigación de la Universidad Northwestern ha encontrado nueva evidencia en lo profundo de la piel sobre los mecanismos que controlan la reparación y renovación de la piel.
La función de barrera de la piel le otorga la capacidad única de combatir los males invernales y retener agua para nuestro cuerpo. La capa externa de la piel, la epidermis, se renueva constantemente para reemplazar las células muertas o dañadas, creando nuevas células para reforzar la función de barrera y curar el daño. Los mecanismos reguladores de genes que controlan la renovación de la epidermis aún no se conocen por completo.
«Cada mes estamos cubiertos con una nueva capa de epidermis», dijo Xiaomin Bao de Northwestern, quien dirigió el estudio. «La siguiente pregunta es ¿qué implica ese proceso?»
El artículo se publicará el 19 de enero en la revista Nature Communications.
Bao es profesor asistente de biociencias moleculares en la Weinberg College of Arts and Sciences con una designación conjunta en el Departamento de Dermatología de la Feinberg School of Medicine.
«Basura» genética
La comunidad científica ha desarrollado una amplia gama de conocimientos sobre las proteínas, los caballos de batalla de diversas actividades celulares. Sin embargo, las proteínas solo están codificadas por menos del 2% del genoma humano. Quedan muchos misterios sobre la naturaleza de los intrones, segmentos de ADN no codificantes que constituyen el 24 % del genoma humano.
A pesar de la creencia general de que los intrones no son más que «basura genética», en realidad juegan un papel crítico roles en la modulación de la transcripción de ARN a lo largo de la vida útil de un tejido. La transcripción de ARN es el primer paso de la expresión génica, en el que la información del ADN se copia en ARN, que luego se utiliza como plantilla para sintetizar proteínas para impulsar la función específica de una célula. Dependiendo de dónde termine la transcripción en un intrón o al final de una célula madre epidérmica genética, seguirá siendo una célula madre o se convertirá en una función de barrera celular específica. Bao dijo que si bien es bien sabido que la transcripción termina al final de un gen, la investigación de su laboratorio encontró datos contradictorios.
«Encontramos muchos sitios donde la transcripción termina no solo al final de un gen, sino a menudo dentro de un intrón en medio de un gen», dijo Bao. «Incluso los mismos genes pueden tener diferentes patrones de terminación de la transcripción en las células madre epidérmicas frente a las células diferenciadas terminalmente».
El hallazgo puede aplicarse a muchos más sistemas regenerativos de autorrenovación en el cuerpo humano. La investigación futura podría tener implicaciones en la investigación del carcinoma.
Tecnología crítica para el descubrimiento del fenómeno
Las células de la piel están ganando popularidad entre los investigadores en parte debido a sus propiedades regenerativas y su disposición a crecer en cultivos. Esto permite a los investigadores aplicar una variedad de tecnologías de última generación. Mediante el cultivo de células de la piel y la regeneración del tejido de la piel en una placa de Petri, Bao Lab puede experimentar con este tejido de rápido crecimiento para determinar los mecanismos moleculares y los elementos reguladores dentro del ADN.
«El desarrollo tecnológico es un factor clave que permitió ayudarnos a descubrir este nuevo fenómeno», dijo Bao.
El equipo usó una nueva técnica genómica que mapea con precisión dónde se detiene la transcripción. La integración de enfoques proteómicos identificó proteínas de unión a ARN que leen secuencias reguladoras específicas en los intrones. El equipo aprovechó aún más la tecnología CRISPR para eliminar secuencias genómicas en el intrón, lo que proporcionó evidencia directa que demostró las funciones esenciales de los intrones en la modulación de la expresión génica.
Antes de esta investigación, los mecanismos que involucran a los intrones para controlar el cambio entre una piel Se desconocían las células madre y un estado diferencial terminal (por ejemplo, una célula que participa en la formación de una barrera cutánea). La mayoría de los estudios ignoraron los intrones, a pesar de que representan de 10 a 20 veces más secuencias que las regiones codificantes de proteínas (exones) en el genoma humano.
El estudio muestra que diferentes genes pueden involucrar diferentes conjuntos de ARN de unión. proteínas para reconocer las secuencias reguladoras en sus intrones. Estas proteínas de unión a ARN ayudan a que el ARN en maduración «decida» si cortar la transcripción antes de tiempo o ignorar los sitios de terminación dentro de un intrón durante la diferenciación debido a cambios en la disponibilidad de proteínas.
«Recién estamos comenzando a apreciar las funciones de intrón en la salud y las enfermedades humanas», dijo Bao.
Los resultados del estudio podrían tener impactos más amplios porque, según Bao, los procesos que regulan las células de la piel casi definitivamente no se limitan a las células de la piel. Es probable que futuras investigaciones sobre otros sistemas, incluidos otros tejidos epiteliales, descubran patrones similares.
«Tenemos muchas esperanzas de que lo que hemos encontrado sea el primer paso para saber qué ignoramos en el pasado». dijo Bao. «Con la contribución del genoma no codificante y, en este caso, particularmente la contribución de los intrones, esta información es reveladora para la expresión génica. Mis estudiantes también quieren saber más sobre las proteínas de unión al ARN que brindan especificidad para determinar qué sitio usar para terminar la transcripción».
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Los investigadores brindan nuevos conocimientos sobre el envejecimiento de la piel humana Más información: «Los progenitores epidérmicos suprimen la diferenciación mediada por GRHL3 a través de la poliadenilación intriónica promovida por la colaboración CPSF-HNRNPA3», Nature Communications (2021) ). Información de la revista: Nature Communications
Proporcionado por Northwestern University Cita: Getting under your skin: Molecular research construye una nueva comprensión de la regeneración de la piel (2021, 19 de enero) consultado el 30 Agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-skin-molecular-regeneration.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.