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Una mejor manera de leer el genoma

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Si su genoma fuera una biblioteca, algunos genes serían “eligen novelas de su propia aventura”.

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Los investigadores de UConn han ordenado el ARN del gene más complicado sabido en naturaleza, usando un secuenciador de mano no más grande que un teléfono celular.

Si la DNA es el modelo de la vida, el ARN es el contratista de construcción que lo interpreta, así que la secuencia del ARN le dice qué está sucediendo realmente dentro de una célula.

Genomicists Brenton Graveley del instituto de UConn de la genómica de los sistemas, del compañero postdoctoral Mohan Bolisetty, y del estudiante de tercer ciclo Gopinath Rajadinakaran teamed para arriba con las tecnologías establecidas en el Reino Unido de Oxford Nanopore para demostrar que el secuenciador del nanopore del subordinado de la compañía puede ordenar los genes más rápidos, mejor, y en un mucho más barato que la tecnología estándar. Publicaron sus resultados de sept. el 30 en biología del genoma.

Si su genoma fuera una biblioteca y cada gene fuera un libro, algunos genes serían directos leen - pero algunos estarían más bién “eligen una novela de su propia aventura”. Los investigadores quieren a menudo saber qué versión del gene se expresa realmente en el cuerpo, pero para los genes complicados de la elegir-su-propio-aventura, que ha sido imposible.

Graveley, Bolisetty, y Rajadinakaran solucionaron el rompecabezas en dos porciones. El primer era encontrar una mejor tecnología de gene-secuencia. Para ordenar un gene usando la vieja, existente tecnología, investigadores primero hace porciones de copias de ella, usando la misma química nuestro uso de los cuerpos. Entonces tajan para arriba las copias del gene en pedazos minúsculos, leen cada pedazo minúsculo, y entonces, comparando todos los pedazos diferentes, intento para imaginar cómo los pusieron originalmente juntos. La técnica abisagra en la probabilidad que no todas las copias conseguidas tajaron para arriba en exactamente los mismos pedazos. Imagínese el mirar de diversas escenas de una película, fuera de servicio. Si usted entonces miró la misma película, pero cortado en escenas en lugares levemente diversos, usted podría comparar las dos versiones y comenzar a imaginar que las escenas conectan con cuál.

Esa técnica no trabajará para los genes de la elegir-su-propio-aventura, porque si usted los copia la manera el cuerpo lo hace, usando el ARN, cada copia puede ser levemente - o muy - diferente del siguiente. Tales diversas versiones del mismo gene se llaman los isoforms. Cuando los diversos isoforms consiguen tajados para arriba y ordenados, llega a ser imposible comparar exactamente los pedazos e imaginar con los cuales las versiones del gene usted comenzaron.

Si el gene fuera una película, “usted no podría decir que las escenas 1 y 2 eran presentes juntas,” Bolisetty dice.

Entonces el año pasado, el casi imposible llegó a ser repentinamente posible. Oxford Nanopore, una compañía basada en el Reino Unido, lanzado su nuevo secuenciador del nanopore, y ofrecido al laboratorio de Graveley. El secuenciador del nanopore, llamado un subordinado, funciona alimentando un solo filamento de la DNA a través de un poro minúsculo. El poro puede llevar a cabo solamente cinco bases de la DNA - “pone letras” a ese encanto hacia fuera nuestros genes - a la vez. Hay cuatro bases de la DNA, G, A, T, y C, y 1.024 combinaciones posibles de la cinco-base. Cada combinación crea una diversa corriente eléctrica en el nanopore. GGGGA hace una diversa corriente que AGGGG, que es diferente otra vez que CGGGG. Alimentando la DNA a través del poro y registrando la señal resultante, los investigadores pueden leer la secuencia de la DNA.

Para la segunda parte de la solución, Graveley, Bolisetty, y Rajadinakaran decidían a ir grandes. En vez de ordenar cualquier gene viejo de la elegir-su-propio-aventura, eligieron el más complejo conocido, la molécula de adherencia de célula de Down Syndrome 1 (Dscam1), que controla el cableado del cerebro en moscas del vinagre. Dscam1 tiene el potencial de hacer 38.016 isoforms posibles, y cada mosca del vinagre tiene el potencial para hacer todos de ellos, con todo cuántos de estas versiones se hacen realmente sigue siendo desconocido.

Dscam1 parece esto: X-12-X-48-X-33-X-2-X, donde los x denotan las secciones que son siempre iguales, y los números indican las secciones que pueden variar (el número sí mismo demuestra cuántas diversas opciones allí están para esa sección).

Para estudiar cuántos diversos isoforms de Dscam1 existen realmente en el cerebro de una mosca, los investigadores primero tuvieron que convertir el ARN Dscam1 en la DNA. Si la DNA es el libro o el sistema de instrucciones, el ARN es el transcriptor que copia el libro para poderlo traducir a una proteína. La DNA incluye las instrucciones para los 38.016 isoforms del gene Dscam1, mientras que cada ARN individual Dscam1 contiene las instrucciones para apenas una. Nadie todavía habían utilizado a un subordinado para ordenar copias del ARN, y aunque era probable él podría ser hecho, demostrándolo y demostrar como de bien trabajó sería un avance substancial en el campo.

Rajadinakaran tomó un cerebro de la mosca del vinagre, extrajo el ARN, convertido le en la DNA, aislada las copias de la DNA del Dscam1 RNAs, y después lo funcionó a través de los nanopores del subordinado. En este un experimento, no sólo encontraron que 7.899 de los 38.016 isoforms posibles de Dscam1 fueron expresados pero también que mucho más, si no todas las versiones son probables ser expresadas.

“Mucha gente dicha “el subordinado nunca trabajará,” “Graveley dice, “solamente lo demostramos que trabaja usando el gene más complicado sabido.”

El estudio demuestra que el gene que ordena tecnología se puede ahora alcanzar por una gama mucho más amplia de investigadores que previamente posible, puesto que el subordinado es relativamente barato y altamente portable de modo que no requiera casi ningún espacio del laboratorio.

“Este tipo de trabajo punta pone UConn en la vanguardia del desarrollo de tecnología y consolida nuestra lista de la investigación de la genómica,” dice a Marc Lalande, director del instituto de UConn para la genómica de los sistemas. “También, los gracias a las inversiones en la genómica con el plan académico de la universidad, Brent Graveley pueden leverage su maestría de modo que la facultad y los estudiantes a través de nuestros campus compitan con éxito para los dólares de la concesión y pongan en marcha empresas de la ciencia biológica.”

Graveley hablará sobre la investigación en la reunión de la comunidad del subordinado de Oxford Nanopore en el centro del genoma de Nueva York el 3 de diciembre.

En cuanto a los pasos siguientes, los investigadores planean en ir incluso más grandes: ordenando cada pedacito del ARN de comenzar al extremo dentro de una célula, algo que no se puede hacer con los secuenciadores tradicionales del gene.

“Esta tecnología tiene potencial asombroso para transformar cómo estudiamos biología del ARN y el tipo de información que podemos obtener,” dice Graveley. “Más el hecho de que sea el subordinado un secuenciador de mano que usted tapa en un ordenador portátil es simplemente increíble fresco!”