Mezcla de interruptores interrumpe el exceso de cromosoma X a tiempo

Dos cromosomas X son en realidad un número muy grande. Las células de mamíferos femeninos desactivan uno, pero solo cuando las células comienzan a especializarse en tejidos. Un equipo de investigación de Berlín ha descubierto ahora cómo las células «cuentan» sus cromosomas mientras detectan su etapa de desarrollo.

Las células de mamíferos femeninos tienen un problema de dosificación, porque tienen el doble de cromosomas X que el cuerpo necesita. Por lo tanto, uno de ellos se selecciona al azar y se apaga ya durante el desarrollo embrionario temprano. el Ánimo El gen se despierta y produce cientos de moléculas de ARN, encapsulando un solo cromosoma X y haciéndolo encoger en un pequeño bulto.

Pero, ¿cómo sabe una célula que está apagando un cromosoma en un momento dado, pero solo si hay dos? Un equipo de investigación dirigido por Lise Meitner, líder del grupo Ida Schultz en el Instituto Max Planck de Genética Molecular (MPIMG), ha encontrado la respuesta a este rompecabezas de décadas de antigüedad en las células madre de ratón y ha publicado sus hallazgos en la revista. célula molecular.

nuevo circuito genético

Los científicos de Berlín han identificado un circuito genético que recibe información sobre la etapa de desarrollo de una célula y la transmite a Ánimo gene. «Encontramos la región reguladora que detecta si una célula ha abandonado su estado de célula madre», dice Edda Schulz.

Un interruptor genético recién descubierto llamadoXert, «Miembro de la familia ‘potenciadora’ de jerarquías organizativas. Lanzar un programa de inactivación por sí solo no es suficiente. Ánimo Solo responderá a las señales de desarrollo si el acceso a él está disponible libremente y no está bloqueado por otros factores, que es el caso cuando hay dos cromosomas X en la célula. Solo cuando se cumplan ambas condiciones, Ánimo Puede silenciar el cromosoma X «en exceso».

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Elementos de ADN alrededor Ánimo Procesando información de varias fuentes, casi como una computadora, dice Schulze: «Una célula contiene programas que pueden iniciarse y detenerse. Pero a diferencia de una máquina hecha de cables y silicio, sus circuitos están formados por moléculas que se unen o son creadas por reacciones químicas». . «

Obtener información a través de la turbulencia

«Nuestro objetivo era rastrear los circuitos genéticos sin conocer los planes», dice Ratger Galtema, científico del laboratorio de Schulze y primer autor del artículo de investigación. «Al final, obtuvimos una imagen bastante completa del panorama regulatorio para Xist».

En un experimento de detección inicial, los científicos identificaron 138 piezas de ADN en el cromosoma X que parecían estar involucradas en la señalización sobre el gen Xist de alguna manera. Para cada una de las secciones, diseñaron un fragmento de ADN que podría apuntar individualmente y eliminar posibles cambios genéticos. Los investigadores pusieron los extractos en partículas similares a virus, infectaron células con ellos y observaron en qué casos Ánimo La producción de ARN aumenta o disminuye.

Rastreamos a muchos Ánimo Los reguladores ya los conocíamos, y eso fue una buena señal porque confirmó que nuestro enfoque estaba funcionando, dice Till Schweimel, otro científico del equipo de Schulz y también el primer autor del artículo de investigación. «Lo más emocionante, por supuesto, fue que había una serie de secuencias completamente desconocidas que aparecieron en los análisis».

división del trabajo en el espacio

Para explorar la función de las nuevas secuencias, Gjaltema y Schwämmle compararon su actividad en células madre, células en desarrollo y células con solo dos o un cromosoma X. Señalan que parece haber una división del trabajo entre los transductores genéticos y una asombrosa separación espacial.

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El primer interruptor se encuentra en las inmediaciones de Ánimo y su secuencia inicial. Solo se invierte cuando está presente una dosis doble de enzimas codificantes ligadas a X. Estas enzimas parecen mediar en la degradación de factores que bloquean las secciones proximales. Ánimo. Una vez que hay suficiente enzima, el gen está disponible para la señalización del potenciador Xert. Sin embargo, con solo un cromosoma X, hay muy poco y el Xist permanece bloqueado e incapaz de realizar su función.

La segunda llave no está cerca Ánimo«Al igual que otros genes de crecimiento, el potenciador está relativamente lejos del gen objetivo. El ADN debe estar doblado en un bucle para conectarse al gen», explica Schulz. Junto con el grupo de investigación de Stefan Mundlos en MPIMG, su equipo estudió la estructura 3D del ADN alrededor Ánimo gene. «Demostramos que las señales alejadas entre sí en la cadena de ADN están integradas».

«La vía de señalización está vinculada», dice Schulz. ‘El área está cerca de Ánimo Al armar el mecanismo, actúa como un interruptor de encendido y apagado. Luego, el potenciador puede apretar el gatillo cuando la célula se haya desarrollado lo suficiente «.

Modelo para otros genes del desarrollo

Schulze dice que los nuevos hallazgos proporcionan evidencia de años de estudios adicionales para aclarar completamente la inactivación del cromosoma X. Sin embargo, mientras que el proceso controlado por Xist es único en el reino animal, los mecanismos de control genético no lo son. Schulz cree que sí Ánimo La regulación también se puede utilizar para comprender mejor otros genes del desarrollo: «La inactivación de X es un sistema fascinante por derecho propio, pero lo más importante, es un modelo muy valioso para comprender mejor las relaciones reguladoras en nuestro genoma».

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