Algunos animales son capaces de hacer cosas increíbles cuando se trata de regeneración. Si cortas la pata de la salamandra, volverá a crecer. Sintiéndose amenazados, los geckos dejan caer sus colas para distraer al depredador y luego vuelven a crecer.
En otros animales, el proceso de regeneración va más allá. La planaria, las medusas y las anémonas de mar pueden reparar sus cuerpos cortándose en pedazos.
Un grupo de científicos dirigido por Mansi Srivastava, profesor del Departamento de Biología Evolutiva de la Universidad de Harvard, arroja luz sobre cómo lo hacen los animales y, en el camino, estudia una serie de interruptores de ADN que parecen controlar los genes para la regeneración corporal completa.
Utilizando los turbellarios intestinales de
Hofstenia miamia , Srivastava y Andrew Gerke, un postdoc que trabaja en su laboratorio, encontraron una pieza de ADN no codificante que controla la activación del gen maestro de respuesta de crecimiento temprano (EGR). Al estar activo, EGR controla muchos procesos, "activando" y "desactivando" otros genes.
"Descubrimos", dice Gercke, "que este gen maestro activa genes que se 'activan' durante la regeneración". Resulta que las regiones de ADN no codificantes "ordenan" que las regiones codificadoras se activen o desactiven, y por lo tanto, sería correcto llamarlas "interruptores".
Para que este proceso funcione, el ADN en las células de
miamia de Hofstenia , generalmente plegadas de manera compacta y apretada, debe cambiar su estructura, haciendo que los nuevos sitios estén disponibles para la activación.
Según Gercke, muchas de estas secciones muy apretadas del genoma, debido a la presencia de interruptores reguladores que activan o desactivan los genes, se vuelven físicamente más abiertas. Como se indica en la publicación, el genoma es muy dinámico y cambia durante la regeneración, ya que diferentes partes del mismo se abren y cierran.
Para comprender la naturaleza dinámica del genoma de
Hofstenia miamia , Gerka y Srivastava tuvieron que secuenciarlo primero, lo que en sí mismo no es fácil.
"Una parte importante del trabajo está dedicada a esto", dice Srivastava. - Hemos decodificado el genoma de esta especie, y esto es importante, porque es el primer genoma decodificado por este tipo de organismos. Hasta ahora, no había una secuencia completa del genoma ".
También señaló que la
turbellaria intestinal de Hofstenia miamia es un nuevo modelo para estudiar la regeneración.
"El trabajo previo con otras especies nos ayudó a aprender mucho sobre la regeneración", dice Srivastava, "pero hay razones para trabajar con estos nuevos organismos". Una de ellas es que la
miamia de Hofstenia ocupa una posición filogenética importante. La forma en que se relacionan con otros animales permite a los científicos hacer una serie de declaraciones sobre la evolución. La segunda razón de interés en Hofstenia miamia, dice Srivastava, es que son excelentes para ratas de laboratorio. "Los coleccioné hace varios años durante mis estudios posdoctorales en Bermuda en el campo, y desde que los llevamos al laboratorio, han demostrado ser mucho más adecuados para el trabajo que otros organismos".
Trabajando con
Hofstenia miamia , los científicos pudieron demostrar la naturaleza dinámica del genoma durante la regeneración: Gerka pudo detectar 18,000 regiones del genoma que sufrieron cambios. Según Srivastav, en el curso de este trabajo obtuvieron resultados verdaderamente significativos. Ella demostró que EGR actúa como un "interruptor" para la regeneración: cuando se "enciende", se inician otros procesos, pero nada sucede sin él.
“Pudimos reducir la actividad de este gen y descubrimos que si no tienes EGR, no pasa nada. Los animales simplemente no pueden regenerarse. Todos los genes posteriores no están activados, debido a esto, otros "interruptores" no funcionan y, en sentido figurado, toda la casa está sumida en la oscuridad ".
Al descubrir nuevos datos sobre cómo funciona el proceso en gusanos, el trabajo también ayuda a comprender por qué no funciona en humanos. "Parece que el gen maestro EGR y los genes posteriores que" enciende y apaga "también están presentes en otras especies, incluidos los humanos", dice Gercke.
“Teníamos una razón para nombrar este gen
Hofstenia miamia - EGR. Cuando miras su secuencia, se ve igual que la de un gen que se estudió previamente en humanos y otros animales, dice Srivastava. "Si coloca células humanas en una placa de Petri y las estresa, no importa si son mecánicas o tóxicas, comenzarán a expresar EGR".
La pregunta, según Srivastav, es: "Si los humanos somos capaces de" encender "EGR, y no solo" encender ", sino" encender "exactamente cuando nuestras células están dañadas, ¿por qué no nos regeneramos?" Una posible respuesta: si EGR es un "interruptor", entonces "cableado" puede ser otra cosa. A qué se "une" el EGR en las células humanas puede diferir de lo que se "une" en la
miamia de Hofstenia . Gracias al trabajo de Andrew Gercke, se descubrió una forma de llegar a este "cableado". Los científicos quieren averiguar cuáles son estas conexiones y luego aplicarlas a otros animales, incluidos los vertebrados con su regeneración limitada.
En el futuro, Srivastava y Gerke esperan descubrir si los "interruptores" genéticos que se activan durante la regeneración son los mismos que funcionan durante el crecimiento y el desarrollo. Los científicos también planean continuar trabajando en una mejor comprensión de la naturaleza dinámica del genoma.
"Ahora sabemos que estos" interruptores "son necesarios para fines de regeneración, observamos qué" interruptores "están involucrados en el proceso de desarrollo y si son los mismos, dice Srivastava. "¿Son estos los mismos mecanismos que funcionan en el proceso de desarrollo, o algún otro?"
El grupo también está trabajando para comprender las formas exactas en que EGR y otros genes activan el proceso de regeneración tanto en
Hofstenia miamia como en otras especies. Según los científicos, este estudio es importante para comprender no solo este sitio en particular, sino todo el genoma en su conjunto, tanto las partes de ADN que no codifican como las que codifican.
"Solo el 2% del genoma está formado por proteínas", dice Gercke. - ¿Queremos saber qué hace el otro 98% del genoma durante la regeneración completa del cuerpo? Se sabe que es en las áreas de ADN no codificante donde ocurren muchos cambios que provocan enfermedades ... pero se subestima la importancia del ADN no codificante en procesos como la regeneración completa ".
“Creo que esto es solo la punta del iceberg. Estudiamos algunos de los "interruptores", pero hay otras preguntas sobre cómo se comporta el genoma en una escala más amplia, no solo cómo sus piezas "se abren" y "se cierran". Todo esto es importante en el proceso de "activar" y "desactivar" los genes, creo que hay varios niveles de regulación aquí ".
“Cuando miras el mundo natural, surge la pregunta natural: si el gecko puede hacer esto, ¿por qué no puedo? - dice Srivastava. - Hay muchas especies que pueden regenerarse, y otras que no pueden, pero si comparamos los genomas de todos los animales, la mayoría de los genes que tenemos están en la
miamia de Hofstenia . Creemos que la respuesta probable a esta pregunta no estará relacionada con si hemos encontrado genes específicos, sino con cómo están relacionados entre sí, y usted puede obtener la respuesta solo descifrando la parte del genoma ".
Traducido por Irina Abramidze , Voluntarios de SENS