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- Un equipo de investigación del IRB Barcelona ha desarrollado un innovador modelo computacional para predecir con precisión la disposición de los nucleosomas en el genoma. El enfoque combina técnicas de machine learning, teoría de transmisión de señales y propiedades físicas del ADN.
- Este avance, publicado en Nucleic Acids Research, abre nuevas posibilidades para estudiar la relación entre la arquitectura de los nucleosomas y la regulación de la expresión génica.
El ADN, la molécula que contiene la información genética de todos los seres vivos, está empaquetado en las células de una manera compleja que le permite funcionar eficientemente. Los nucleosomas permiten la compactación del ADN y juegan un papel crucial en la regulación de la expresión génica y otros procesos biológicos.
Un equipo del IRB Barcelona, liderado por el Dr. Modesto Orozco, ha desarrollado una metodología computacional avanzada para predecir la arquitectura de los genes a través de las posiciones de los nucleosomas. La metodología combina técnicas experimentales con técnicas de aprendizaje automático y la teoría de la transmisión de señales. El estudio se ha publicado en la revista Nucleic Acids Research.
Un modelo predictivo que rivaliza con los métodos experimentales
A lo largo de los últimos años, los científicos han utilizado técnicas experimentales como el MNase-seq para mapear los nucleosomas. El modelo desarrollado por el equipo del Dr. Orozco utiliza información de la secuencia del ADN y características físicas no solo para reproducir datos experimentales, sino también para predecir la ubicación de los nucleosomas de manera más rápida y precisa. "Nuestro modelo es comparable en precisión a los métodos experimentales más avanzados", comenta el Dr. Orozco, jefe del laboratorio de Modelización Molecular y Bioinformática del IRB Barcelona y Catedrático de la Universidad de Barcelona.
Implicaciones para la regulación génica y la biomedicina
El estudio demuestra que la arquitectura de los nucleosomas está fuertemente influenciada por la secuencia de ADN y señales físicas que emergen de los extremos de los genes. Estas señales determinan la ubicación de los primeros y últimos nucleosomas (+1 y -last), y también afectan la disposición de los nucleosomas a lo largo del gen. "Nuestro trabajo sugiere que la estructura de los nucleosomas puede afectar la expresión génica de maneras más complejas de lo que pensábamos", añade Alba Sala, estudiante de doctorado del IRB Barcelona y primera autora del estudio.
Este enfoque es clave para futuras investigaciones sobre cómo las alteraciones en la estructura de la cromatina pueden influir en la aparición de enfermedades. Al entender mejor cómo se organiza el ADN y los nucleosomas, los científicos pueden identificar nuevas dianas terapéuticas y desarrollar tratamientos más efectivos.
El estudio ha contado con el apoyo del Centro de Excelencia para HPC de la Comisión Europea (H2020) y el proyecto BioExcel-3, que son Centros de Excelencia para la Investigación Biomolecular Computacional. Además, ha recibido financiación por el Ministerio de Ciencia e Innovación de España, el Instituto de Salud Carlos III a través del Instituto Nacional de Bioinformática, el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, el programa operativo de fondos FEDER en Catalunya y la Generalitat de Catalunya a través de AGAUR. El IRB Barcelona es también beneficiario del reconocimiento Severo Ochoa de Excelencia del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.
Artículo relacionado:
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
El Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) trabaja para conseguir una vida libre de enfermedades. Desarrolla una investigación multidisciplinar de excelencia para curar el cáncer y otras enfermedades vinculadas al envejecimiento. Establece colaboraciones con la industria farmacéutica y los principales hospitales para hacer llegar los resultados de la investigación a la sociedad, a través de la transferencia de tecnología, y realiza diferentes iniciativas de divulgación científica para mantener un diálogo abierto con la ciudadanía. El IRB Barcelona es un centro internacional que acoge alrededor de 400 científicos de más de 30 nacionalidades. Reconocido como Centro de Excelencia Severo Ochoa desde 2011, es un centro CERCA y miembro del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
