El proyecto ENCODE 3 detalla el funcionamiento interno del genoma humano y del ratón
Crédito: Pixabay/CC0 Dominio público
El proyecto Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) es un esfuerzo mundial para comprender cómo funciona el genoma humano. Con la finalización de su última fase, el Proyecto ENCODE ha agregado millones de «interruptores» de ADN candidatos de los genomas humano y de ratón que parecen regular cuándo y dónde se activan los genes, y un nuevo registro que asigna una parte de estos interruptores de ADN. a categorías biológicas útiles. El proyecto también ofrece nuevas herramientas de visualización para ayudar en el uso de grandes conjuntos de datos de ENCODE.
Los resultados más recientes del proyecto se publicaron en Nature, junto con otros 13 estudios en profundidad publicados en otras revistas importantes. ENCODE está financiado por el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, parte de los Institutos Nacionales de Salud.
«Una de las principales prioridades de ENCODE 3 fue desarrollar medios para compartir datos de los miles de experimentos ENCODE con la investigación más amplia comunidad para ayudar a expandir nuestra comprensión de la función del genoma», dijo el director del NHGRI, Eric Green, MD, Ph.D. «Las herramientas de búsqueda y visualización de ENCODE 3 hacen que estos datos sean accesibles, lo que impulsa los esfuerzos en la ciencia abierta».
Para evaluar las funciones potenciales de las diferentes regiones del ADN, los investigadores de ENCODE estudiaron los procesos bioquímicos que normalmente se asocian con los interruptores que regular los genes. Este enfoque bioquímico es una forma eficiente de explorar todo el genoma de forma rápida y completa. Este método ayuda a localizar regiones en el ADN que son «elementos funcionales candidatos» regiones de ADN que se prevé que sean elementos funcionales en función de estas propiedades bioquímicas. Luego, los candidatos pueden probarse en experimentos adicionales para identificar y caracterizar sus roles funcionales en la regulación de genes.
«Un desafío clave en ENCODE es que diferentes genes y regiones funcionales están activos en diferentes tipos de células», dijo Elise Feingold. , Ph.D., asesor científico para la implementación estratégica en la División de Ciencias del Genoma en NHGRI y líder en ENCODE para el instituto. «Esto significa que necesitamos analizar un número grande y diverso de muestras biológicas para trabajar en un catálogo de elementos funcionales candidatos en el genoma».
Se ha logrado un progreso significativo en la caracterización de los genes que codifican proteínas, que comprenden menos del 2% del genoma humano. Los investigadores saben mucho menos sobre el 98% restante del genoma, incluido cuánto y qué partes realizan otras funciones. ENCODE está ayudando a llenar este importante vacío de conocimiento.
El cuerpo humano está compuesto por billones de células, con miles de tipos de células. Si bien todas estas células comparten un conjunto común de instrucciones de ADN, los diversos tipos de células (p. ej., corazón, pulmón y cerebro) llevan a cabo funciones distintas al usar la información codificada en el ADN de manera diferente. Las regiones de ADN que actúan como interruptores para activar o desactivar los genes, o sintonizar los niveles exactos de actividad de los genes, ayudan a impulsar la formación de distintos tipos de células en el cuerpo y gobiernan su funcionamiento en la salud y la enfermedad.
Durante la tercera fase de ENCODE recientemente completada, los investigadores realizaron casi 6000 experimentos4834 en humanos y 1158 en ratones para aclarar los detalles de los genes y sus reguladores potenciales en sus respectivos genomas.
3 investigadores de ENCODE estudiaron el desarrollo de embriones de ratón tejidos para comprender la línea de tiempo de varios cambios genómicos y bioquímicos que ocurren durante el desarrollo del ratón. Los ratones, debido a su similitud genómica y biológica con los humanos, pueden ayudar a informar nuestra comprensión de la biología y las enfermedades humanas.
Estos experimentos en humanos y ratones se llevaron a cabo en varios contextos biológicos. Los investigadores analizaron cómo las modificaciones químicas del ADN, las proteínas que se unen al ADN y el ARN (una molécula hermana del ADN) interactúan para regular los genes. Los resultados de ENCODE 3 también ayudan a explicar cómo las variaciones en las secuencias de ADN fuera de las regiones codificantes de proteínas pueden influir en la expresión de genes, incluso genes ubicados lejos de una variante específica.
«Los datos generados en ENCODE 3 aumentar drásticamente nuestra comprensión del genoma humano», dijo Brenton Graveley, Ph.D., profesor y presidente del Departamento de Genética y Ciencias del Genoma de UCONN Health. «El proyecto ha agregado una gran resolución y claridad para los tipos de datos anteriores, como las proteínas de unión al ADN y las marcas de cromatina, y nuevos tipos de datos, como las interacciones de ADN de largo alcance y las interacciones proteína-ARN».
Como novedad, los investigadores de ENCODE 3 crearon un recurso que detalla diferentes tipos de regiones de ADN y sus funciones candidatas correspondientes. Una herramienta basada en la web llamada SCREEN permite a los usuarios visualizar los datos que respaldan estas interpretaciones.
El Proyecto ENCODE comenzó en 2003 y es un extenso esfuerzo de investigación colaborativa que involucra a grupos en los EE. UU. e internacionalmente, que comprende a más de 500 científicos con experiencia diversa. Se ha beneficiado y se ha basado en décadas de investigación sobre la regulación génica realizada por investigadores independientes de todo el mundo. Los investigadores de ENCODE han creado un recurso comunitario, asegurando que los datos del proyecto sean accesibles para cualquier investigador para sus estudios. Estos esfuerzos en ciencia abierta han dado como resultado más de 2000 publicaciones de investigadores ajenos a ENCODE que utilizaron datos generados por el Proyecto ENCODE.
«Esto demuestra que la enciclopedia se usa ampliamente, que es lo que siempre habíamos buscado «, dijo el Dr. Feingold. «Muchas de estas publicaciones están relacionadas con enfermedades humanas, lo que demuestra el valor del recurso para relacionar el conocimiento biológico básico con la investigación en salud».
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ENCODE3: Interpretación de los genomas humano y de ratón Más información: Perspectivas sobre ENCODE, Naturaleza (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2449-8 , www.nature.com/articles/s41586-020-2449-8 Información de la revista: Nature
Proporcionada por NIH/National Human Genome Research Cita del Instituto: El proyecto ENCODE 3 detalla el funcionamiento interno del genoma humano y del ratón (29 de julio de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2020-07-encode- human-mouse-genome.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.