El Centre de Regulació Genòmica (CRG), adscrit a la UPF, participa en un estudi coordinat pel Departament de Medicina Genètica i Desenvolupament de la Universitat de Ginebra que aporta llum en la manera com el cromosoma extra 21 trastorna l'equilibri de tot el genoma, causant així una àmplia varietat de patologies.

L'estudi, publicat a Nature , mostra per primera vegada que la posició de l'ADN al nucli, o les característiques bioquímiques de les interaccions entre ADN i proteïnes en les cèl·lules amb trisomia, es modifiquen ocasionant canvis en els patrons d'expressió gènica. Aquests resultats obren noves vies per entendre els mecanismes moleculars que expliquen, entre d'altres, la síndrome de Down.

Federico Santoni, de la Universitat de Ginebra, explica que "aquests canvis no ocorren només en el cromosoma 21, sinó en tot el genoma . La presència de només un 1% de material cromosòmic extra modifica la funció de tots el genoma i interromp l'equilibri de l'expressió dels gens". D'altra banda, el professor Antonarakis, també de la Universitat de Ginebra, exposa que "si poguéssim fer una analogia amb el canvi climàtic, només que la temperatura del planeta augmentés en 1 o 2 graus, en els tròpics plouria molt menys i a les zones temperades molt més. L'equilibri complet del clima al planeta pot ser modificat per un element molt petit".

Roderic Guigó , coautor de l'estudi i cap del grup de Biologia Computacional del Processament de l'RNA del CRG i professor de la UPF, apunta que "aquest avenç ha estat possible en gran mesura pel gran desenvolupament de les tècniques d'anàlisi genòmica, que ens permeten estudiar l'activitat del genoma amb una gran resolució". David González, coautor de l'estudi i investigador del CRG explica que "el paper del Centre de Regulació Genòmica va ser l'anàlisi bioinformàtica de les dades de seqüenciació de RNA de les diferents mostres de l'estudi, per tal de determinar els nivells d'expressió dels diferents gens en cadascuna d'elles".  

Els investigadors de Universitat de Ginebra continuaran investigant els mecanismes moleculars implicats i com estan relacionats l'expressió gènica amb els fenotips de la síndrome de Down. L'objectiu de la investigació és trobar la forma de revertir la desregulació de l'expressió gènica al seu estat normal, per així corregir els errors produïts per aquesta malaltia. A més, conèixer això podrà ser molt beneficiós per a l'estudi d'altres malalties que també comparteixin un desequilibri genètic.

L'estudi s'ha realitzat amb el suport del Swiss National Science Foundation (FNS) i el Consell Europeu per a la Recerca (ERC)

 

Comparant bessons idèntics

El laboratori dirigit pel doctor Stylianos Antonarakis de la Universitat de Ginebra va tenir una excel·lent oportunitat per estudiar aquest fet en el cas de bessons amb la mateixa composició genètica, excepte la presència d'un cromosoma 21 de més present en un dels bessons. L'error en aquesta distribució del cromosoma 21 pot tenir lloc durant les etapes més primerenques de les primeres divisions cel·lulars, just després que l'òvul fecundat es divideixi en dos.

Per comparar els diferents nivells d'expressió gènica entre els bessons, els investigadors van utilitzar les més modernes eines biotecnològiques disponibles, com ara les tècniques de seqüenciació d'alt rendiment, en col·laboració amb diversos laboratoris d'Estrasburg, Seattle, Amsterdam i Barcelona, amb la participació del Centre de Regulació Genòmica (CRG). D'aquesta manera van ser capaços d'eliminar l'efecte de les variacions entre els individus i identificar els canvis ocasionats exclusivament per la trisomia 21.

Un cromosoma petit amb grans conseqüències

Els investigadors han senyalat que l'expressió dels gens localitzats en altres cromosomes (fora del cromosoma 21) és bastant diferent en les cèl·lules trisòmiques. "Ens va causar veritable sorpresa aquest resultat, suggereix que aquest petit cromosoma té una gran influència en la resta del genoma", afirma Audrey Letourneau, investigadora de la Universitat de Ginebra i una de les autores de l'estudi.

En termes generals, els cromosomes estan dividits en dominis que contenen gens amb una producció similar d'ARN, la molècula encarregada de transmetre la informació de l'ADN abans que aquesta esdevingui proteïnes. En el cas del bessó amb trisomia 21, els dominis s'expressen algunes vegades massa i altres poc, en comparació amb el bessó sa.

En comparar els resultats obtinguts amb dades publicades anteriorment per altres investigadors, els científics de la Universitat de Ginebra van trobar que l'organització d'aquest cromosoma es correlaciona amb la posició de l'ADN en el nucli de la cèl·lula. Així, els dominis sobre expressats al bessó amb trisomia, corresponen amb les regions de l'ADN que se sap són les primeres en interactuar amb la perifèria del nucli.

 

Referència

Letourneau, A., et. al. "Domains of genome - wide general expression dysregulation in Down's syndrome. Nature Magazine, April 2014. Doi: 10.1038/nature13200. http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nature13200