Aprovechar las mutaciones: un gran avance en la genética de la mosca de la fruta
Una técnica revolucionaria, TF-High-Evolutionary (TF-HighEvo), permite evaluar a gran escala las mutaciones de-novo en organismos multicelulares
Esta técnica, desarrollada en colaboración con investigadores del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) y el Laboratorio Friedrich Miescher de la Sociedad Max Planck y publicada en Molecular Biology and Evolution, aporta nuevos conocimientos sobre la dinámica evolutiva de las redes de regulación génica y su papel en la configuración de la diversidad de la vida.
La regulación génica desempeña un papel fundamental en el desarrollo y la evolución de los organismos, y los factores de transcripción (TF) son componentes esenciales que controlan la expresión génica. Tradicionalmente, el estudio de la variación genética en Drosophila melanogaster (comúnmente conocida como mosca de la fruta) se ha basado en la variación genética permanente (mutaciones ya existentes). A diferencia de los organismos unicelulares, como las bacterias, que se reproducen rápidamente y tienen altas tasas de mutación, las moscas tienen una tasa de reproducción y mutación más baja, lo que impide el estudio de la mutación de-novo en escalas de tiempo cortas.
Además, no sólo en Drosophila sino en todos los organismos en los que se ha investigado, la mayor parte de la variación genética se encuentra en las regiones reguladoras del genoma, no en los genes. Comprender el impacto de las mutaciones en estas regiones reguladoras es particularmente difícil en comparación con las mutaciones génicas, en las que se puede predecir el impacto de las mutaciones.
El método TF-HighEvo aborda estos retos aumentando significativamente la tasa de mutaciones en Drosophila y, lo que es más importante, lo hace de forma específica para cada vía. Este nuevo método permite a los investigadores estudiar las mutaciones de-novo uniendo un mutador a los TF que controlan la expresión génica, lo que permite explorar cómo influyen estos cambios genéticos en los rasgos.
Este método combina las ventajas de fusionar TFs in vivo con una deaminasa inducida por activación (AID), permitiendo mutaciones continuas en la línea germinal en sitios de unión de TFs a lo largo de las redes reguladoras de Drosophila.
En su estudio, los investigadores demostraron que las poblaciones de Drosophila que expresaban el constructo TF-HighEvo acumulaban mutaciones a tasas superiores a las encontradas en poblaciones naturales. Estas mutaciones se agruparon en torno a los sitios de unión de los TF seleccionados, dando lugar a distintos fenotipos morfológicos que coinciden con las funciones de desarrollo de los TF marcados, Bicoid y Distal-less. Estos factores intervienen en el desarrollo embrionario temprano de las moscas y en el crecimiento de sus apéndices, respectivamente.
"Luisa Pallares, una de las investigadoras principales del Laboratorio Friedrich Miescher de la Sociedad Max Planck de Tubinga, afirma: "Este método cambia las reglas del juego. "Esto abrirá vías antes impensables de abordar la evolución experimental en moscas de la fruta. Al permitirnos explorar el paisaje mutacional a escala, TF-HighEvo nos permite evaluar la base genética de la variación fenotípica y cómo evolucionan determinadas vías."
Más allá de Drosophila: repercusiones en la biología multicelular
Las implicaciones de esta investigación van más allá de la Drosophila, ya que las metodologías desarrolladas podrían aplicarse a otros organismos pluricelulares. La capacidad de inducir y estudiar mutaciones de-novo de forma controlada facilitará una comprensión más profunda de los fundamentos genéticos del desarrollo y la evolución, lo que podría informar sobre futuras cuestiones biológicas en biología evolutiva, del desarrollo y sintética.
Además, se han concedido seis Premios Nobel a investigaciones con Drosophila, lo que pone de relieve la importante contribución de la investigación sobre la mosca de la fruta a nuestra comprensión de la genética, el desarrollo y la fisiología.
A medida que aumentan los esfuerzos internacionales por comprender los efectos de las perturbaciones genéticas en sistemas modelo, el método TF-HighEvo destaca como un avance significativo en este campo. Este enfoque mejorará el estudio de la regulación génica y contribuirá a una comprensión más amplia de cómo las variaciones genéticas pueden dar lugar a adaptaciones evolutivas.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Xueying C Li, Vani Srinivasan, Ian Laiker, Natalia Misunou, Nicolás Frankel, Luisa F Pallares, Justin Crocker; "TF-High-Evolutionary: In Vivo Mutagenesis of Gene Regulatory Networks for the Study of the Genetics and Evolution of the Drosophila Regulatory Genome"; Molecular Biology and Evolution, Volume 41, 2024-8-9
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