Especialistas del Conicet realizan un estudio sobre mutaciones que modifican la arquitectura del ADN y provocan variaciones genéticas que conducen a enfermedades.
Un grupo de investigación en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR, Conicet-UNR), publicó este trabajo en la prestigiosa revista Nucleic Acids Research, en donde descubren que el desarrollo de ciertas patologías se debe a cambios de genes determinados por la formación de estructuras en el ADN llamadas cuádrupex de guanina. Ernesto Piga, quien realizó su tesis doctoral con esta investigación, explicó: “Queríamos encontrar cuáles de las mutaciones que se encontraban en zonas regulatorias de los genes podrían estar afectando la formación de un cuadruplex de guanina”.
Desde su descubrimiento en los años 50, el concepto del ADN ha tenido múltiples revoluciones en el mundo científico. Hoy se sabe que lo que conforma a esta molécula en estas cadenas en forma de hélice son conocidos como nucleótidos y se dividen en cuatro tipos: adenina, guanina, timina y citosina. Además, se descubrió que solo el 2 por ciento de los 3.000 millones de nucleótidos son genes y el resto son regiones no codificantes -llamadas así porque no codifican para ninguna proteína- que muchas veces tienen funciones regulatorias. Es decir, controlan cuándo, cuánto y cuáles genes se expresan en cada célula.
Pablo Armas, investigador del Conicet y director del estudio, relató lo siguiente: “Junto a Nora Calcaterra, co-directora del proyecto, nos preguntamos si estos cuadruplex de guanina podían estar involucrados en la regulación de genes asociados a patologías, es decir, si existían alteraciones de la secuencia de ADN en las regiones regulatorias que podían determinar la formación de cuádruplex donde no los había o que se dejaran de fromar en un sitio donde debían encontarse. Buscamos entender como estos cambios podrían incidir en el establecimiento de una enfermedad”.
Ernesto Piga agregó: “Comencé haciendo un trabajo más bien artesanal, descargando y clasificando la información de secuencias de las bases de datos, pero de repente el caudal de información era demasiado y decidimos buscar ayuda específica en bioinformática”. Es en este punto que se incorporan al equipo Mauro Gismondi y Ezequiel Margarit de Centro de Estudios Fotosintéticos y Bioquímicos (CEFOBI, Conicet-UNR) y, de esta manera, pudieron desarrollar nuevos algoritmos para analizar las secuencias y predecir cuáles mutaciones podrían favorecer o desestabilizar la formación de cuádruplex de guanina.
“Primero comprobamos in vitro que las secuencias seleccionadas por la predicción bioinformática formaran efectivamente cuádruplex de guanina y que la mutación las afectara de manera que esperábamos en base a esta predicción”, contó también Agustin Lorenzatti, becario doctoral del Conicet y autor del trabajo. Además, destacó la ayuda de Andrés Binolfi, investigador del Conicet que aportó los datos de alta resolución estructural con el uso de la Resonancia Magnética Molecular.
Haciendo pruebas en líneas celulares humanas insertando estas secuencias teóricas, pudieron corroborar en todos los casos que la presencia de cuádruplex alteraba la expresión génica de la manera esperada. Incluso pudieron comprobarlo estudiando una expresión particular de genes que provocaba una coagulopatía hereditaria y pudieron ver cómo estabilizando o desestabilizando los cuádruplex obtenían un efecto en la expresión que apoyaba la predicción inicial.
Piga expresó: “Fue muy emocionante porque empezó como una exploración bioinfromática y avanzamos en base a los resultados que apoyaban las predicciones. Hubo muchas horas de trabajo e intentos fallidos, preo fue muy satisfactorio el proceso de ver cómo nuestras hipótesis se iban confirmando con los experimentos”.
En base a esto, Armas declaró que están en etapas inciales de colaboración con una empresa dedicada a la medicina de precisión: “Estamos diseñando paneles de secuenciación para buscar nuevas variantes como las que identificamos nosotros en regiones reguladoras de oncogenes que forman cuádruplex. Es el siguiente paso que nos gustaría dar una vez que logramos este gran avance de caracterización desde lo bioinformático hasta la célula”.