Los biólogos construyen una «tabla periódica» para los núcleos celulares

Hace ciento cincuenta años, Dmitry Mendeleev creó la tabla periódica, un sistema para clasificar los átomos en función de las propiedades de sus núcleos. Esta semana, un equipo de biólogos que estudia el árbol de la vida ha presentado un nuevo sistema de clasificación de núcleos celulares para encontrar la forma de transformar un tipo de núcleo celular en otro.

El estudio, que aparece en la revista esta semana. Ciencias:, surgió varias veces de esfuerzos separados. Uno de ellos se centró en el Zoológico de ADN, un consorcio internacional que incluía decenas de instituciones, incluida la Facultad de Medicina de Baylor, el Centro de Física Biológica Teórica (CTBP) con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias de la Universidad de Rice y la Universidad de Australia Occidental և SeaWorld .

Los científicos del equipo de DNA Zoo trabajaron juntos para clasificar cómo los cromosomas, que pueden tener varios metros de largo, se pliegan y encajan en los núcleos de diferentes especies a través del árbol de la vida.

«Ya sea que miremos gusanos o gusanos, erizos de mar o corales, constantemente veíamos los mismos patrones de pliegue», dijo la Dra. Olga Dudchenko, coautora del nuevo estudio en el Centro de Arquitectura del Genoma. Baylor և CTBP.

Finalmente, el equipo se dio cuenta de que simplemente estaba buscando opciones para dos proyectos nucleares comunes. «En algunas especies, los cromosomas están ordenados como las páginas de un periódico impreso, con los márgenes exteriores en un lado y el medio doblado en el otro», dijo Dudchenko, copresidente del zoológico. «Y luego, en otras especies, cada cromosoma se tritura en una pequeña bola».

«Así que teníamos un rompecabezas», dijo el Dr. Erez Lieberman Aiden, Molecular և genética humana լ Baylor Manager McNair Scholar, Copresidente del DNA Zoo ավագ Autor principal del nuevo estudio. «La evidencia sugiere que las especies pueden haber evolucionado de una especie a otra durante la evolución. Estábamos pensando. ¿Qué es el mecanismo de control? ¿Es posible cambiar un tipo de núcleo en otro en el laboratorio? Aiden también es director del Centro de Arquitectura del Genoma e investigador principal de CTBP.

En Holanda, mientras tanto, un equipo independiente ha descubierto algo inesperado. «Estaba experimentando con una proteína llamada condensado II, que sabíamos que desempeñaba un papel en la división celular», dijo Claire Hohenkamp, ​​coautora del estudio y Benjamin Rowland, médico de laboratorio en los Países Bajos. Instituto «Pero notamos lo más extraño. Cuando mutamos la proteína en células humanas, los cromosomas se reorganizaron por completo.

Los dos equipos se conocieron durante una conferencia en las montañas de Austria, donde Roland presentó el último trabajo de su laboratorio. Pronto se dieron cuenta de que Hoencamp había golpeado células humanas en el camino de la conversión de un tipo nuclear a otro.

«Cuando observamos los genomas que se estaban estudiando en el zoológico de ADN, descubrimos que la evolución ha hecho nuestro experimento muchas veces. «Cuando las mutaciones en una especie rompen Condens II, generalmente rodean toda la arquitectura del núcleo». , autor principal del estudio. «Siempre es un poco decepcionante experimentar, pero la evolución tomó mucho tiempo».

El equipo decidió trabajar en conjunto para confirmar el papel de Condensin II. Pero luego comenzó la epidemia de COVID-19 y la mayor parte del mundo cerró.

«Sin acceso a nuestros laboratorios, solo tendríamos una forma de demostrar lo que está haciendo Condensing II», dijo Hohenkamp. «Necesitábamos crear un programa de computadora que pudiera modelar el efecto de la Condensina II en una cadena de cientos de millones de letras genéticas compuestas por cada cromosoma humano».

El equipo se puso en contacto con Rice Harry C. և Olga K. Wiess, Ph.D., Profesor Jose Onu իչ i :. «Nuestras simulaciones mostraron que al destruir el condensado II, se puede reorganizar el núcleo humano para que se parezca al núcleo de una mosca», dijo Onucic, copresidente del CTBP, que incluye a Rice, Baylor y asociados de la Universidad de Houston con sede en el noreste de Boston. .: ,

Las simulaciones fueron realizadas por un equipo del CTBP Onuchic Laboratory, dirigido por el Dr. Sumitabha Brahmachari, Postdoctoral Fellow, Dr. Vinicius Contessoto, ex Postdoctoral Fellow en CTBP ավագ Senior Doctor, CTBP, CTBP. Investigador և Actualmente Profesor Asociado en Northeastern University.

«Comenzamos con un estudio increíblemente extenso de 2 mil millones de años de evolución nuclear», dijo Brahmachary. «Y descubrimos que se percibe tanto en un solo mecanismo simple que podemos imitarlo en un tubo de autoprueba como si se hubiera recalculado». Es un paso emocionante hacia un nuevo tipo de ingeniería del genoma: 3D. «