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Un experimento fallido llevó a los investigadores a demostrar que las suposiciones sobre el comportamiento de los cromosomas eran erróneas. Crédito: Shutterstock
Los procesos celulares implicados en la regulación genética pueden ser inesperadamente complejos. La expresión de los genes (cuándo, dónde y cuánta actividad genética) es la base de toda la biología, pero sorprendentemente se comprende poco.
Un artículo reciente publicado por nuestro grupo de investigación. Muchas preguntas nacen como respuestas., pero ofrece algunas explicaciones de los posibles mecanismos subyacentes al entrelazamiento de la función genética. En particular, esta investigación publicada no debería haber existido, dada la forma en que generalmente financiamos y apoyamos la investigación científica.
Complejidad y organización genética.
La complejidad biológica (el intrincado y tortuoso mundo viviente que nos rodea) está impulsada por la organización y la especificidad.
Básicamente, cada célula de un organismo multicelular tiene el mismo conjunto de genes conocido como genoma. Lo que da a las células su identidad única (lo que hace que una célula de la piel sea una célula de la piel en lugar de una célula muscular) es el conjunto de genes específicos que se activan o desactivan. Este proceso de regulación es increíblemente específico pero frustrantemente complicado, y sigue una red de reglas sorprendentemente enredada.
Esta complejidad hace que los detalles de la regulación de la actividad genética sean una de las grandes incógnitas de la biología moderna.
En nuestro artículo, exploramos cómo los cromosomas interactúan físicamente e intercambian información, cómo este intercambio modula significativamente la expresión genética y cómo esta modulación varía significativamente entre individuos. Estos tres puntos explican parte de la complejidad de la expresión genética, pero han sido ignorados en gran medida en los modelos convencionales de regulación genética.
Los genetistas han aprendido que los cromosomas son independientes, no modifican la expresión de los demás y que la expresión genética es similar entre individuos. Excepto que no lo son, lo hacen y no lo es.
comunicación cromosómica
en un proceso llamado transfecciónLos pares de cromosomas se recombinan somáticamente, modulando la expresión de los genes que contienen. Estudiamos el fenómeno en las moscas de la fruta utilizando un modo genético inusual que creamos emparejando una serie de cromosomas con pequeñas deleciones genéticas que inactivan un gen con cromosomas funcionales de tipo salvaje.
Otros laboratorios han demostrado que el emparejamiento de cromosomas es parte de Regulación genética normal Y desarrollo. Pero se producen errores de acoplamiento similares a los de nuestro estudio y conducen a al menos un tipo de error. cáncer humano.
La transvección es Proceso extenso y un poderoso ejemplo de la complejidad oculta de la regulación genética.
También es un ejemplo de investigación que no habríamos realizado si no hubiera sido por la orientación y tutoría desconocidas que recibió Thomas Merritt, coautor de este artículo, antes de iniciar su propio laboratorio.
Nuestro proyecto de transporte comenzó como experimento fallido mientras Merritt trabajaba para el genetista evolutivo Walt Ennis Laboratorio de la Universidad de Stony Brook. Como parte de un estudio de interacciones metabólicas en moscas, Merritt editó un gen para producir un nivel específico de actividad proteica. Aunque la modificación funcionó, los niveles de proteína fueron mucho más altos de lo esperado. y actividad genética. El experimento fracasó.
Afortunadamente, Innes ha dado instrucciones claras a los investigadores bajo su dirección para que presten atención a lo inesperado, incluidos los experimentos fallidos, y los utilicen como una oportunidad para cuestionar las suposiciones.
Y después de dos décadas, trabajar juntos otros eruditosAún estamos Descubre nuevas complicaciones en genética.
Experimentos fallidos y suposiciones científicas.
Ese experimento inicial fracasó, pero lo hizo por una razón muy interesante. Ese experimento fallido, y la serie de estudios que siguieron, demostraron que lo que los genetistas suelen pensar es «independienteEn realidad, los cromosomas interactúan entre sí a través de contactos físicos directos.
Este experimento fallido ha iluminado un mundo de control regulatorio complejo. Los genes no sólo tienen interruptores de encendido y apagado increíblemente complejos, sino que a veces estos interruptores operan a través de los cromosomas y entre ellos.
Estos fallos inesperados en el laboratorio, cuando se manejan bien, nos han llevado a cuestionar las suposiciones que condujeron al resultado inesperado. Y aquí el experimento fallido nos obligó a repensar la autonomía cromosómica.
Nuestros estudios posteriores han explorado cómo esta conversación genética ha sido dinámica y cambiante. respuesta al medio ambiente diferir entre individual.
diferencia individual
La regulación genética dinámica y la variación individual que permite la multicelularidad también juega un papel importante en la enfermedad y la individualidad. Por ejemplo, ¿por qué algunas personas responden a los tratamientos contra el cáncer y otras no, o incluso son víctimas del cáncer en primer lugar?
Una mejor apreciación de la diversidad individual es uno de los principales avances de nuestro artículo. Sabiendo que la cantidad de comunicación entre los cromosomas varía ampliamente entre individuos, nuestro trabajo comienza a arrojar luz sobre los genes y los mecanismos detrás de esta diferencia.
Estos son pasos importantes hacia una comprensión más completa de la regulación genética y la mala regulación que conduce a enfermedades como cáncer.
ciencias dinámicas
La ciencia avanza cuando los científicos traspasan los límites y exploran, no cuando repetimos o avanzamos tímidamente. Muchas veces intentamos evitar o prevenir el fracaso. Las agencias de financiación también pueden mostrarse reacias a financiar proyectos que se perciban como Arriesgado.
La ciencia necesita una cultura que fomente la toma de riesgos y la exploración de lo inesperado.
Si bien recurrimos a la ciencia para abordar las crisis emergentes, no apoyamos el desarrollo científico necesario. Pensemos en los desastres climáticos cada vez más frecuentes, los desafíos de alimentar a una población mundial en crecimiento, La actual pandemia mundial Y cáncer.
Todas estas cuestiones requerirán nuevas soluciones y enfoques dinámicos que las agencias de financiación de la ciencia deberían adoptar. Reconocimiento y apoyo.
Los avances en la comprensión requieren ciencia dinámica y científicos capacitados para explorar, formular preguntas extraordinarias y, en ocasiones, fracasar en el laboratorio. A veces los resultados más importantes de una experiencia son las preguntas que nos obliga a hacernos.
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