Un método de imagen detecta diferentes proteínas (azul, amarilla y violeta) dentro del núcleo de una célula del tejido conectivo humano.Crédito: Ajay Lapad, Zachary Chiang, Caroline Comeno y Jason Buenrostro
Los investigadores se están preparando para probar una poderosa técnica de microscopía que puede secuenciar simultáneamente el ADN de una célula individual y señalar la ubicación de sus proteínas con alta precisión, todo sin tener que abrir la célula y extraer su contenido. La obtención de imágenes de ADN y proteínas dentro de células sanas proporciona información importante sobre cómo estas moléculas trabajan juntas.
Los desarrolladores del método ya lo han utilizado para estudiarlo. Cómo puede cambiar el envejecimiento la forma en que Proteínas que se encuentran en el núcleo. Interactuar con los cromosomas. A medida que el cuerpo envejeceDescubrieron que los cambios en estas proteínas nucleares pueden inhibir la actividad genética.
“Este estudio es realmente inusual”, dice Ankur Sharma, biólogo oncológico del Instituto Garvan de Investigación Médica de Sydney, Australia, que no participó en el estudio pero está interesado en utilizar este enfoque en el mismo. Células cancerosas La describió como “excepcional” en la plataforma de redes sociales X.
El método se llama expansión. sitio La secuencia del genoma ha sido descrita en una preimpresión.1 Fue publicado en bioRxiv el 26 de septiembre. Aún no ha sido revisado por pares.
empaquetado de ADN
Este enfoque puede ser particularmente útil para los investigadores que estudian ¿Cómo se envuelve el ADN alrededor de las proteínas? Rellenos de núcleos de células y cómo la ubicación de los genes dentro de este pantano puede afectar su actividad. Podemos pensar en el ADN como “una cadena lineal de información que debe compactarse y organizarse dentro del núcleo de una célula de cinco micrones”, dice Jason Buenrostro, genetista de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, y autor de la preimpresión. . “Hay mucha información sobre cómo ocurrió este plegamiento”.
Para extraer esta información, Buenrostro y sus colegas combinaron dos métodos informados anteriormente. Uno alimenta a la célula con una enzima especial de transcripción de ADN, junto con un conjunto de componentes de ADN marcados con fluorescencia que se incorporarán, uno por uno, en las cadenas de ADN en crecimiento. Al leer la secuencia en la que se agregan etiquetas fluorescentes, los investigadores pueden determinar esto Secuenciación del genoma2.
También se pueden utilizar nuevas tecnologías de imágenes para mostrar información genómica. Cada color representa un cromosoma diferente en el núcleo de la misma célula del tejido conectivo que se muestra arriba.Crédito: Ajay Lapad, Zachary Chiang, Caroline Comeno y Jason Buenrostro
Los investigadores saben desde hace mucho tiempo cómo etiquetar proteínas con etiquetas para rastrear su ubicación. Pero la decisión microscopio óptico Está limitado por la longitud de onda de la luz, lo que dificulta distinguir entre hebras de ADN o proteínas marcadas con fluorescencia que están muy juntas. Esto plantea un problema particular en los estrechos confines del núcleo.
Entonces el equipo agregó otro método llamado Expansión microscópica3. esta técnica Se basa en una sustancia parecida a un gel que impregna las células y luego se hincha cuando absorbe agua, como el acolchado de un pañal desechable. A medida que el gel se expande, separa las moléculas entre sí, lo que facilita distinguir una molécula de proteína de otra.
La combinación de los dos métodos permitió al equipo de Buenrostro estudiar las interacciones entre proteínas y genes en las células de personas con EA. Progeria del síndrome de Hutchinson-Gilford, Una condición genética que conduce al envejecimiento prematuro. Esta afección es causada por mutaciones en proteínas llamadas láminas, que normalmente se encuentran alrededor del núcleo celular. Los investigadores confirmaron hallazgos anteriores de que en individuos con progeria, estas láminas anormales se cuelan en el núcleo, donde parecen alterar la disposición típica de los cromosomas y suprimir la actividad genética. Hubo anomalías similares en las células de la piel de un donante de 92 años que no tenía progeria.
Una mina de oro de información
expansión sitio La secuenciación del genoma es el último de una serie de métodos que permiten a los investigadores recopilar una cantidad cada vez mayor de datos a partir del mismo. células individuales. El objetivo final es desarrollar una forma de detectar casi cualquier proteína o metabolito en una célula, afirma Thierry Voet, genetista de la KU Leuven en Bélgica.
Cómo hacer mapas espaciales de la actividad genética, hasta el nivel celular
Actualmente, Voigt y su equipo están estudiando si este método se puede utilizar en su estudio sobre cómo utilizar este método. Células en el feto en desarrollo. Puede soportar tener diferentes números de cromosomas entre sí.
La técnica requiere una gran experiencia, y eso limitará la cantidad de investigadores que pueden utilizarla de inmediato, dice Kelly Rogers, que estudia microscopía avanzada en el Instituto de Investigación Médica Walter y Eliza Hall en Melbourne, Australia. “Seguro que suena complicado”.
Sin embargo, Rogers puede enumerar muchos colegas que podrían querer beneficiarse de este enfoque. Con el tiempo, afirma, los protocolos podrían simplificarse o incluso comercializarse.
“Lo único seguro es que esto será más accesible para una gama más amplia de científicos”, afirma Rogers. “Ahora no parece haber muchos límites a lo que podemos lograr”.