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(Noticias de Nanowerk) En la búsqueda de las causas de las enfermedades y el desarrollo de nuevas terapias, es esencial una comprensión precisa de la base genética. Los investigadores de Würzburg han desarrollado un nuevo método para esto.
Los procesos patológicos suelen caracterizarse por una actividad genética alterada en las células afectadas. Por lo tanto, una imagen precisa de la actividad de los genes puede ser la clave para desarrollar nuevas terapias dirigidas. Si estas terapias funcionan de la manera que queremos que funcionen, también se puede verificar utilizando genes y los procesos que desencadenan.
No es de extrañar que la investigación se centre en métodos y técnicas que proporcionen información detallada sobre la actividad genética de las células individuales. Un equipo de investigación de la Universidad de Würzburg (JMU) ha desarrollado ahora un método que mejora significativamente los métodos anteriores. Participaron científicos del Instituto de Biología Molecular de Infecciones (IMIB) y del Instituto Helmholtz para la Investigación de Infecciones basada en ARN (HIRI).
Presentan los resultados de su trabajo en el último número de la revista Investigación de ácidos nucleicos («INRI-seq permite el análisis global libre de células del inicio de la traducción y los efectos fuera del objetivo de los inhibidores antisentido»).
Análisis de un transcriptoma sintético
«Hemos desarrollado una técnica que se puede utilizar para analizar el panorama de traducción de un transcriptoma sintético totalmente personalizable, es decir, uno fuera de la célula», dice Jörg Vogel, explicando el resultado principal del estudio. Vogel dirige el Instituto de Biología Molecular de Infecciones en JMU y también es director de HIRI y primer autor del estudio. La nueva técnica se llama científicamente INRI-seq, abreviatura de Ribo-seq in vitro.
Un transcriptoma es una colección de todos los genes que están activos en una célula en un momento determinado. Consiste en la suma del ARNm presente: los transportadores de los planos de las proteínas desde el núcleo celular hasta los ribosomas. Los ribosomas son las “fábricas de proteínas” de la célula; aquí es donde la secuencia de nucleótidos del ARNm se traduce en la secuencia de aminoácidos de una proteína.
Mayor desarrollo de métodos comparables
Básicamente, INRI-seq es un desarrollo posterior de métodos comparables que persiguen el mismo objetivo, pero brindan resultados menos precisos o tienen otras desventajas. Por ejemplo, la secuenciación de ARN (RNA-seq) determina la concentración de ARNm en las células y permite sacar conclusiones sobre sus genes activos. Sin embargo, la abundancia final de proteína no siempre se correlaciona con las respectivas concentraciones de ARNm.
Una técnica más precisa es el perfilado de ribosomas (Ribo-seq). Durante la última década, se ha convertido en uno de los métodos más importantes para la medición directa de la síntesis de proteínas en todo el transcriptoma. «Aunque Ribo-seq ha avanzado mucho en el estudio de los procesos relacionados con la traducción, el método no estuvo exento de limitaciones», dice Jörg Vogel.
Numerosas limitaciones de Ribo-seq
Por ejemplo, la detección de genes de baja expresión con Ribo-seq es un desafío importante, ya que impide que muchos genes se capturen en los diseños de estudio actuales. Asimismo, un estudio ribo-seq de microbios de hábitats ecológicos importantes como el intestino humano es difícil porque muchos de ellos no pueden cultivarse en el laboratorio.
Otra deficiencia, como explica Vogel, es el hecho de que «a nivel mecánico, los estudios basados en ribo-seq de moléculas que afectan la traducción, como B. antibióticos especiales, pueden verse obstaculizados por reacciones celulares”. Debido a que Riboseq se realiza en células vivas, puede ser difícil distinguir entre efectos directos e indirectos en la traducción.
Para superar algunas de estas limitaciones, los científicos de Würzburg desarrollaron INRI-seq para el estudio global de la traducción en un entorno libre de células. INRI-seq utiliza uno disponible comercialmente in vitro Sistema de traducción combinado con un in vitro-Transcriptoma sintetizado y totalmente personalizable, que permite un mejor control de los niveles individuales de ARNm.
«Con INRI-seq, por ejemplo, ya no es necesario que las sustancias moduladoras de la traducción atraviesen las membranas celulares o extraigan los ribosomas de un gran número de células vivas», dice Vogel, destacando las ventajas de la tecnología. «Además, se necesita mucho menos de la sustancia a menudo costosa que desea estudiar, como un nuevo antibiótico que solo se puede producir a pequeña escala. Por lo tanto, INRI-seq también ahorra tiempo y dinero”.
Mayor tasa de éxito en el experimento.
El equipo de investigación demostró lo bien que funciona el sistema utilizando un transcriptoma de la bacteria generado sintéticamente. Escherichia coli. En comparación con un estudio técnicamente similar en células vivas, INRI-seq identificó casi cuatro veces más sitios en los que se inician los procesos de traducción, lo que demuestra su alta sensibilidad.
Por lo tanto, Vogel y su equipo están seguros de que «INRI-seq tiene un gran potencial como método alternativo para estudiar los procesos de traducción y, por lo tanto, también las sustancias que pueden influir en estos procesos».
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