Nuevos métodos en el análisis del genoma revelan conocimientos sobre la regulación de los genes

Las células eucariotas tienen genomas complejos que juegan un papel clave en cómo se regulan los genes. La forma en que estos genomas están organizados influye en la expresión génica. Esta organización ocurre en varios niveles, desde los nucleosomas, que son las unidades básicas de empaquetamiento del ADN, hasta los cromosomas. Ciertas estructuras dentro del genoma, como los lazos y los dominios, ayudan a determinar qué genes están Activos o apagados. La disposición de los genomas no es estática; cambia dinámicamente en respuesta a procesos como la diferenciación celular, la actividad transcripcional y la progresión de enfermedades. Esto muestra que la organización del genoma podría afectar directamente cómo se expresan los genes.

#Entendiendo la Organización del Genoma y la Expresión Génica

Para estudiar la organización de los genomas, los científicos suelen usar una técnica llamada hibridación in situ por fluorescencia (FISH). Este método permite a los investigadores detectar regiones específicas de ADN dentro del núcleo de la célula y visualizar cómo están posicionados los genes en un espacio tridimensional. Además de identificar ADN, los investigadores también pueden usar FISH para observar ARN, lo que puede indicar cuán activamente se está expresando un gen. Al combinar las técnicas de FISH de ADN y ARN, los científicos pueden evaluar características de la cromatina, como cuán compacta está y dónde se encuentran los loci de los genes dentro del núcleo.

Aunque hay métodos establecidos para FISH de ADN y ARN, combinar estas técnicas plantea desafíos debido a las diferentes condiciones necesarias para detectar ADN y ARN. Esto a menudo significa que los investigadores tienen que aplicar pasos uno tras otro, lo que hace que el proceso sea engorroso. Para abordar este desafío, se ha creado un nuevo enfoque que permite la detección simultánea o secuencial de ADN y ARN en células individuales.

#Desarrollo de Métodos de Alto Rendimiento

Los nuevos protocolos para detectar ADN y ARN están diseñados para ser de alto rendimiento, lo que significa que pueden analizar grandes cantidades de células y genes rápidamente. Usando un enfoque simultáneo o secuencial, estos métodos permiten a los investigadores ver el comportamiento de versiones específicas de genes (Alelos) dentro del núcleo. El método simultáneo permite la detección de ADN y ARN en un solo paso, mientras que el método secuencial implica dos pasos separados para ARN y ADN.

#FISH Simultáneo de ADN/ARN

En el enfoque simultáneo, los investigadores preparan las células y las fijan para análisis. Luego, usan una combinación de sondas que pueden unirse tanto al ADN como al ARN. Las células se tratan para hacerlas permeables, lo que permite que las sondas entren y se unan a sus objetivos. Después de una serie de lavados, las células se imaginan utilizando técnicas de microscopía avanzada, lo que permite visualizar tanto el ADN como el ARN en la misma muestra.

#FISH Secuencial de ADN/ARN

El método secuencial comienza preparando las células de manera similar, pero el ARN se detecta primero. Después de imaginar el ARN, las células se tratan nuevamente para prepararlas para la detección de ADN. Este método también implica una serie de lavados e imágenes.

Ambas técnicas se han optimizado para funcionar en un formato que permite el análisis de muchas muestras a la vez, haciéndolas eficientes para análisis de alto rendimiento.

#Validando las Técnicas

Para demostrar la efectividad de estos nuevos métodos, los científicos los aplicaron a dos genes específicos: MYC y EGFR. Estos genes son importantes en varios procesos biológicos. Los investigadores encontraron que tanto las señales de ADN como las de ARN se detectaron con alta eficiencia en diferentes tipos celulares. El método simultáneo demostró ser efectivo para capturar señales de ADN, mostrando tasas de detección cercanas al 100%. El método secuencial también mostró fiabilidad, pero con niveles de eficiencia ligeramente diferentes para la detección de ARN.

#Observando Alelos Activos e Inactivos

Los nuevos métodos de alto rendimiento no solo permiten la detección de ADN y ARN, sino que también facilitan la comparación de cómo se comportan diferentes versiones de genes dentro del mismo núcleo. Al categorizar los alelos como "activos" o "inactivos", los investigadores pueden explorar si la ubicación dentro del núcleo se correlaciona con la actividad del gen. Definieron los alelos activos como aquellos con una señal de ARN asociada, mientras que los alelos inactivos carecían de esa señal.

#Posicionamiento Radial de Alelos

Los investigadores analizaron la distribución espacial de alelos activos e inactivos. Medieron cuán lejos estaba cada alelo del centro del núcleo, proporcionando información sobre si la posición de los alelos está relacionada con su estado de expresión. Los hallazgos sugirieron que tanto los alelos activos como los inactivos de los genes MYC y EGFR ocupan posiciones similares dentro del núcleo, indicando que no hay una diferencia significativa en su distribución espacial basada en la actividad.

#Implicaciones de los Hallazgos

Los resultados de estos estudios destacan la importancia de entender cómo la organización del genoma afecta la expresión génica. Los métodos FISH simultáneos y secuenciales desarrollados aquí ofrecen herramientas poderosas para futuras investigaciones en este área. Al permitir el análisis de muchas células a la vez, estas técnicas pueden proporcionar información sobre la complejidad de la regulación genética.

#Aplicaciones de los Protocolos

Los protocolos establecidos a través de esta investigación pueden aplicarse a varios campos, incluyendo la investigación sobre el cáncer, la biología del desarrollo y la genética. Al proporcionar una imagen más clara de cómo se comportan alelos específicos en células vivas, los investigadores pueden obtener una comprensión más profunda de los mecanismos que subyacen a la regulación genética.

#Conclusión

En resumen, el desarrollo de protocolos de FISH de ADN/ARN de alto rendimiento ofrece valiosos conocimientos sobre la relación entre la estructura de la cromatina y la actividad génica. La capacidad de examinar alelos individuales dentro de células individuales allana el camino para nuevos descubrimientos en regulación y expresión génica. Estos métodos representan un avance significativo en el estudio de la organización del genoma y su influencia en procesos biológicos, permitiendo a los investigadores desbloquear nuevas posibilidades en sus investigaciones.