Images
Participants
Contact
- Un equip de recerca de l'IRB Barcelona ha desenvolupat un innovador model computacional per predir amb precisió la disposició dels nucleosomes al genoma.
- L'enfocament combina tècniques de machine learning, teoria de transmissió de senyals i propietats físiques de l'ADN.
- Aquest avenç, publicat a Nucleic Acids Research, obre noves possibilitats per estudiar la relació entre l'arquitectura dels nucleosomes i la regulació de l'expressió gènica.
L'ADN, la molècula que conté la informació genètica de tots els éssers vius, està empaquetat a les cèl·lules d'una manera complexa que permet que funcionin eficientment. Els nucleosomes no només permeten la compactació de l'ADN, sinó que, a més, tenen un paper crucial en la regulació de l'expressió gènica i altres processos biològics.
Un equip de l'IRB Barcelona, liderat pel Dr. Modesto Orozco, ha desenvolupat una metodologia computacional avançada per predir l'arquitectura dels gens a través de les posicions dels nucleosomes. La metodologia combina tècniques experimentals amb tècniques d’aprenentatge automàtic i la teoria de la transmissió de senyals. L'estudi s'ha publicat a la revista Nucleic Acids Research.
Un model predictiu que rivalitza amb els mètodes experimentals
En el decurs dels darrers anys, un equip científic ha fet servir tècniques experimentals com el MNase-seq per mapejar els nucleosomes. El model desenvolupat per l'equip del Dr. Orozco utilitza informació de la seqüència de l'ADN i característiques físiques per reproduir dades experimentals i predir la ubicació dels nucleosomes de manera més ràpida i precisa. "El nostre model és comparable en precisió amb els mètodes experimentals més avançats", comenta el Dr. Orozco, cap del laboratori de Modelització Molecular i Bioinformàtica de l'IRB Barcelona i Catedràtic de la Universitat de Barcelona.
Implicacions per a la regulació gènica i la biomedicina
L'estudi demostra que l'arquitectura dels nucleosomes està influenciada de manera notable per la seqüència d'ADN i els senyals físics que emergeixen dels extrems dels gens. Aquests senyals determinen la ubicació dels primers i darrers nucleosomes (+1 i -last) i, a més, afecten la disposició dels nucleosomes al llarg del gen. "El nostre treball suggereix que l'estructura dels nucleosomes pot afectar l'expressió gènica de maneres més complexes del que ens pensàvem", afegeix Alba Sala, estudiant de doctorat de l'IRB Barcelona i primera autora de l'estudi.
Aquest enfocament és essencial per a futures investigacions sobre com les alteracions en l'estructura de la cromatina poden influir en l'aparició de malalties. En entendre millor com s'organitzen l'ADN i els nucleosomes, l’equip científic pot identificar noves dianes terapèutiques i desenvolupar tractaments més efectius.
L'estudi ha rebut suport del Centre d'Excel·lència per a HPC de la Comissió Europea (H2020) i del projecte BioExcel-3, que són Centres d'Excel·lència per a la Investigació Biomolecular Computacional. A més, ha obtingut finançament pel Ministeri de Ciència i Innovació d'Espanya, l'Instituto de Salud Carlos III a través de l'Instituto Nacional de Bioinformática, el Fons Europeu de Desenvolupament Regional, el programa operatiu de fons FEDER a Catalunya i la Generalitat de Catalunya mitjançant AGAUR. L'IRB Barcelona també és beneficiari del reconeixement Severo Ochoa d'Excel·lència per part del Ministeri espanyol d’Economia, Comerç i Empresa.
Article de referència:
An integrated machine-learning model to predict nucleosome architecture.
Alba Sala, Mireia Labrador, Diana Buitrago, Pau De Jorge, Federica Battistini, Isabelle Brun Heath & Modesto Orozco. Nucleic Acids Research (2024). DOI: 10.1093/nar/gkae689
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).
