Images
El laboratori de Modelització Molecular de l'IRB Barcelona descriu l'impacte de la metilació de l'ADN, un conegut mecanisme de regulació dels gens, sobre l'estructura tridimensional del genoma i l'expressió gènica.
Publicat a Nature Communications, el treball destaca les connexions entre els canvis epigenètics, l'estructura de la cromatina i la regulació de gens, i pot tenir implicacions per a l'estudi del càncer i l'envelliment, entre altres.
Totes les cèl·lules d'un organisme comparteixen la mateixa seqüència d'ADN, però les seves funcions, formes o, fins i tot, esperança de vida, varien enormement. Això succeeix perquè cada cèl·lula "llegeix" diferents capítols del genoma, produint així conjunts alternatius de proteïnes i emprenent diferents camins. La regulació epigenètica (la metilació de l'ADN n’és un dels mecanismes més comuns) és responsable de l'activació o inactivació d'un determinat gen en una cèl·lula específica, definint un codi genètic secundari específic de la cèl·lula.
Investigadors liderats pel Dr. Modesto Orozco, cap del laboratori de Modelització Molecular i Bioinformàtica de l'IRB Barcelona, han descrit com la metilació exerceix un paper regulador independent de les proteïnes en augmentar la rigidesa de l'ADN que afecta l'estructura tridimensional del genoma, la qual cosa té un impacte en l'activació genètica.
El present treball revela un mecanisme críptic que connecta l'empremta epigenètica amb la programació genètica, la qual cosa pot contribuir a una millor comprensió del desenvolupament, l'envelliment i el càncer.
"El nou organisme model i el marc d'anàlisi teòrica que hem desenvolupat i publicat són realment innovadors, i esperem que facilitin els projectes d'investigació endegats per molts laboratoris de tot el món que estudien la metilació de l'ADN i el seu impacte en l'expressió gènica", explica el Dr. Orozco, qui també és Professor de la Universitat de Barcelona i que compta amb un premi ICREA Acadèmia.
Estructura tridimensional i expressió genètica
L'ADN que hi ha a l'interior de les cèl·lules està plegat i estructurat en 3D per així poder mantenir una correcta organització i conservació. Quan cal "llegir" un gen, l'ADN es desplega en aquesta regió, el que permet l'accés a la maquinària cel·lular. Per tant, l'estructura tridimensional augmenta o disminueix l'accessibilitat a un gen, el que condiciona si aquest gen produirà la proteïna que codifica o no. Per a aquest estudi, el grup de Modelització Molecular i Bioinformàtica va utilitzar mètodes de seqüenciació de nova generació i simulacions moleculars per modelar l'estructura completa del genoma.
"Utilitzant aquestes tècniques, observem que podíem recapitular la distribució característica de la metilació de l'ADN observada en els genomes de mamífers, i confirmem el nostre anterior resultat in vitro sobre la relació entre l'estructura tridimensional, la flexibilitat de l'ADN i la metilació, el que demostra que això també es compleix in vivo", explica la Dra. Isabelle Brun-Heath, directora del Laboratori de Bioinformàtica Experimental i codirectora de l'estudi.
Aquest treball s'ha realitzat en col·laboració amb el Dr. Ivo Gut, del CNAG-CRG (Barcelona) i amb el suport del Ministeri de Ciència espanyol, l'ajut "Suport als Grups de Recerca" (SGR-DGR) de la Generalitat Catalunya, l'Institut Nacional de Bioinformàtica, l'European Research Council (ERC_SimDNA) i els projectes BioExcel i Mug VRE H2000. Aquest treball també ha rebut finançament del programa de recerca i innovació Horizon 2020 de la Unió Europea en el marc de les accions Marie Skłodowska-Curie, i del Ministeri de Ciència espanyol, ISCIII/ MINECO i FEDER.
Article relacionat:
Impact of DNA methylation on 3D genome structure
Diana Buitrago, Mireia Labrador, Juan Pablo Arcon, Rafael Lema, Oscar Flores, Anna Esteve-Codina, Julie Blanc, Nuria Villegas, David Bellido, Marta Gut, Pablo D Dans, Simon C. Heath, Ivo G. Gut, Isabelle Brun Heath & Modesto Orozco
Nature Communications (2021) DOI: 10.1038/s41467-021-23142-8
IRB Barcelona
L’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) treballa per aconseguir una vida lliure de malalties. Desenvolupa una recerca multidisciplinària d’excel·lència per curar el càncer i altres malalties vinculades a l'envelliment. Treballa establint col·laboracions amb la indústria farmacèutica i els principals hospitals per fer arribar els resultats de la recerca a la societat a través de la transferència de tecnologia, i du a terme diferents iniciatives de divulgació científica per mantenir un diàleg obert amb la ciutadania. L’IRB Barcelona és un centre internacional que acull al voltant de 400 investigadors de més de 30 nacionalitats. Reconegut com a Centre d'Excel·lència Severo Ochoa des de 2011, és un centre CERCA i membre del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
