ARRIBA: ISTOCK.COM, CHRISTOPH BURGSTEDT<\/p>\n
Usando luz para controlar las interacciones entre un factor de transcripci\u00f3n y un promotor gen\u00e9tico, un equipo de ingenieros ha demostrado que patrones de interacci\u00f3n espec\u00edficos pueden resultar en distintos niveles de actividad g\u00e9nica. En su art\u00edculo, publicado esta semana (31 de agosto) en Cell Systems<\/em>, el equipo sugiere que este nuevo mecanismo de control de genes podr\u00eda aprovecharse para aplicaciones biotecnol\u00f3gicas.<\/p>\n Es genial; es bonita novela. Se necesita una visi\u00f3n diferente de c\u00f3mo funciona, o puede funcionar, la regulaci\u00f3n gen\u00e9tica, dice el bioingeniero Jeff Tabor de la Universidad Rice, que no particip\u00f3 en el estudio. El estudio muestra c\u00f3mo se puede codificar la informaci\u00f3n [en se\u00f1ales din\u00e1micas]. . . y c\u00f3mo podemos modificarlo para poder programar el comportamiento celular, dice.<\/p>\n Fue un art\u00edculo muy impresionante, est\u00e1 de acuerdo el bioingeniero Lukasz Bugaj de la Universidad de Pensilvania, quien tampoco particip\u00f3 en el proyecto. Es una mirada muy sistem\u00e1tica y cuantitativa a c\u00f3mo se transmite dicha informaci\u00f3n a trav\u00e9s de un promotor.<\/p>\n La descripci\u00f3n de libro de texto de la regulaci\u00f3n g\u00e9nica, explica Bugaj, sostiene que una prote\u00edna activadora, conocida como factor de transcripci\u00f3n, se une a un gen regi\u00f3n promotora para iniciar la transcripci\u00f3n. Pero, por supuesto, sabemos que es m\u00e1s complicado que eso. No es simplemente la presencia o ausencia de un factor de transcripci\u00f3n lo que activa o desactiva un gen, dice. Varios elementos pueden influir en la cantidad de expresi\u00f3n.<\/p>\n Puede haber diferencias en la cantidad total de factor de transcripci\u00f3n disponible, por ejemplo, o en la accesibilidad del promotor debido a cambios locales en la estructura de la cromatina, es decir, la forma en que el ADN se envuelve alrededor de sus prote\u00ednas asociadas. Las variaciones en la din\u00e1mica de un factor de transcripci\u00f3n dado tambi\u00e9n parecen influir en los resultados de la expresi\u00f3n g\u00e9nica, dice Tabor. Por ejemplo, se ha descubierto que ciertos factores de transcripci\u00f3n se desplazan entre el n\u00facleo y el citoplasma o permanecen en el n\u00facleo a largo plazo. Puedes pensar en ello como un pariente visitante, dice. Tu mam\u00e1 podr\u00eda venir a visitarte durante una semana seguida, o podr\u00eda venir un d\u00eda al mes durante siete meses. El tiempo total que ella pasa en su casa ser\u00eda el mismo, pero el efecto ser\u00eda muy diferente.<\/p>\n Pero aunque la evidencia sugiere que las diferentes din\u00e1micas de los factores de transcripci\u00f3n inducen diferentes resultados, ha sido un desaf\u00edo estudiar el fen\u00f3meno sistem\u00e1ticamente. . Esto se debe en parte a que los estudios han tendido a observar las interacciones de los factores de transcripci\u00f3n de genes naturales donde podr\u00edan estar en juego otras influencias de confusi\u00f3n, como modificaciones en los factores de transcripci\u00f3n o asociaciones con otras prote\u00ednas.<\/p>\n La pregunta directa que debe responderse es: \u00bfResponden realmente los genes de manera diferente a estos diferentes patrones din\u00e1micos? \u00bfEs realmente la din\u00e1mica lo que importa? dice Albert Keung, quien estudia biolog\u00eda sint\u00e9tica en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y dirigi\u00f3 la investigaci\u00f3n.<\/p>\n Para responder a esta pregunta, Keung adopt\u00f3 un enfoque sint\u00e9tico superreduccionista, dice, para descartar variables de confusi\u00f3n. Lo que quer\u00edamos hacer era controlar muy directamente el factor de transcripci\u00f3n que se un\u00eda o no al promotor del gen.<\/p>\n El equipo cre\u00f3 un gen sint\u00e9tico, que codificaba una prote\u00edna indicadora fluorescente y estaba controlado por un promotor inducible por la luz. , y lo transfect\u00f3 de forma estable en la levadura Saccharomyces cerevisiae<\/em>. La levadura se dise\u00f1\u00f3 para producir un factor de transcripci\u00f3n especialmente dise\u00f1ado de modo que cuando las c\u00e9lulas se expusieran a la luz azul, el factor de transcripci\u00f3n se unir\u00eda al promotor y activar\u00eda la transcripci\u00f3n. Cuando se apag\u00f3 la luz, se liber\u00f3 el factor.<\/p>\n Las c\u00e9lulas de levadura que conten\u00edan el gen sint\u00e9tico se cultivaron en placas de varios pocillos, y cada pocillo se expuso a su propia luz LED programable. Los pozos recibieron diferentes patrones de luz que variaban en frecuencia de pulso, duraci\u00f3n e intensidad durante 14 horas, momento en el que los investigadores detuvieron qu\u00edmicamente la expresi\u00f3n g\u00e9nica y analizaron las c\u00e9lulas mediante citometr\u00eda de flujo. Se probaron un total de 119 patrones de luz.<\/p>\n Los datos revelaron que, en general, m\u00e1s luz (es decir, m\u00e1s fotones que golpean las c\u00e9lulas) induc\u00eda una mayor expresi\u00f3n g\u00e9nica. Sin embargo, esto no siempre fue as\u00ed. En algunos casos, diferentes patrones de luz (y, por lo tanto, diferentes din\u00e1micas de factores de transcripci\u00f3n) indujeron niveles de expresi\u00f3n que variaron significativamente en un orden de magnitud diferente, dice Keung, a pesar de entregar el mismo n\u00famero total de fotones.<\/p>\n En otro conjunto de experimentos, el equipo prob\u00f3 c\u00f3mo las diferentes prote\u00ednas reguladoras de la cromatina afectaban los resultados y descubri\u00f3 que algunos reguladores de la cromatina resist\u00edan ciertos patrones de interacci\u00f3n por completo, de modo que el gen apenas expresaba la prote\u00edna fluorescente. Por el contrario, otros reguladores de la cromatina indujeron altos niveles de expresi\u00f3n g\u00e9nica en respuesta a ciertos patrones din\u00e1micos a pesar de que el nivel de luz total era bajo.<\/p>\n De los tres par\u00e1metros de pulso de luz probados, frecuencia, intensidad y duraci\u00f3n, el equipo encontr\u00f3 que la frecuencia parec\u00eda transmitir la mayor parte de la informaci\u00f3n a trav\u00e9s del promotor, dice Keung. Dicho de otro modo, la alteraci\u00f3n de la frecuencia de los pulsos de luz dio al equipo un control m\u00e1s preciso sobre la actividad de los genes que la alteraci\u00f3n de la duraci\u00f3n del pulso o la intensidad de la luz.<\/p>\n Juntos, los resultados sugieren que los promotores de genes eucari\u00f3ticos s\u00ed tienen la capacidad para interpretar la din\u00e1mica de la se\u00f1al y alterar su salida en consecuencia. Dicha informaci\u00f3n no solo ampl\u00eda nuestra comprensi\u00f3n de los mecanismos reguladores de genes, sino que tambi\u00e9n podr\u00eda ser valiosa en los esfuerzos de biotecnolog\u00eda, dice la ingeniera qu\u00edmica Katie Galloway del MIT, que no form\u00f3 parte del equipo de investigaci\u00f3n.<\/p>\n Escribe en un correo electr\u00f3nico a The Scientist<\/em>, Al mejorar nuestra comprensi\u00f3n de c\u00f3mo funciona la regulaci\u00f3n g\u00e9nica, [los autores] brindan oportunidades interesantes para mejorar el rendimiento de las c\u00e9lulas y los circuitos dise\u00f1ados.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" ARRIBA: ISTOCK.COM, CHRISTOPH BURGSTEDT Usando luz para controlar las interacciones entre un factor de transcripci\u00f3n y un promotor gen\u00e9tico, un equipo de ingenieros ha demostrado que patrones de interacci\u00f3n espec\u00edficos pueden resultar en distintos niveles de actividad g\u00e9nica. 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