Un nuevo análisis con Drosophila melanogaster ha revelado un grupo de genes involucrados en la regeneración y conservación de órganos y tejidos en distintas especies. Este trabajo demuestra la creciente importancia de la bioinformática para entender procesos biológicos básicos.
Investigadoras del departamento de Genética, Microbiología y Estadística y del Instituto de Biomedicina de la Universidad de Barcelona (UB), en colaboración con el Centro de Regulación Genómica (CRG), han descrito tanto los genes requeridos en el proceso de regeneración de órganos y tejidos como los elementos reguladores de su expresión.
El estudio, que ha sido portada de la prestigiosa revista Genome Research, combina los análisis genéticos clásicos con nuevas técnicas de estudio de la cromatina mediante secuenciación de alto rendimiento, aportando así una nueva perspectiva al campo de la medicina regenerativa.
En la investigación han participado Elena Vizcaya Molina (UB) y Cecilia Klein (CRG,UB), primeras firmantes del artículo liderado por Montserrat Corominas (UB). También han colaborado los investigadores Roderic Guigó (CRG), Florenci Serras (UB) y Rakesh K. Mishra (CCMB, Hyderabad, India).
En este artículo, los autores han analizado el transcriptoma del disco imaginal del ala de la mosca Drosophila melanogaster en distintos tiempos de regeneración. Mediante el análisis de secuenciación masiva de ARN (RNA-seq), han identificado los genes que se expresan diferencialmente durante el proceso. Además, han observado que más de un 30% de dichos genes se encuentran localizados en complejos génicos (gene clusters).
Gracias al análisis comparativo con otras especies (ratón y pez cebra), los autores también han descubierto un grupo de genes involucrados en la regeneración y conservados en todas ellas. “Conocer qué genes tienen en común organismos capaces de regeneración nos puede ayudar a entender qué es necesario para activar este proceso en organismos con capacidades regenerativas más restringidas, como los humanos”, comenta Elena Vizcaya Molina.
“Este trabajo demuestra la creciente importancia de las ciencias ómicas y de la bioinformática para entender procesos biológicos básicos”, afirma la investigadora posdoctoral del CRG y profesora de la UB Cecilia Klein. La combinación de nuevas técnicas de secuenciación y de análisis bioinformático con el trabajo experimental permite avanzar en la comprensión de la regulación de los genes, en este caso, de la regeneración.
Los autores también han descubierto, por primera vez, tres tipos diferentes de elementos reguladores relacionados con la regeneración: los que incrementan su actividad durante el proceso, los que son reutilizados en otros estadios del desarrollo o en otros tejidos y, finalmente, un grupo de elementos que son exclusivos de la regeneración. “Estos elementos reguladores son secuencias de ADN capaces de dirigir y modular la expresión de los genes”, cuenta Vizcaya Molina.
Además, han observado que estos elementos pueden ser activados por algunos de los genes conservados en todas las especies estudiadas (mosca, ratón y pez cebra).
“La activación ectópica de elementos reguladores específicos de la regeneración podría ser una herramienta clave para estimular la capacidad regenerativa de órganos que, en principio, son incapaces de regenerarse”, concluye Montserrat Corominas.
La regeneración ha despertado la curiosidad del ser humano desde la antigüedad, como así lo demuestran algunas leyendas de la mitología griega, por ejemplo. Sin embargo, la capacidad regenerativa de la Drosophila melanogaster, más conocida como mosca de la fruta o del vinagre, no fue descubierta hasta los años 40 por uno de los padres de la medicina regenerativa.
Así, Thomas Morgan observó que los discos imaginales de la mosca —primordios de las estructuras cuticulares del adulto— eran capaces de regenerarse después de fragmentarlos. Desde hace algunos años, la mosca se considera también como un buen modelo para el estudio de la regeneración.
Referencia bibliográfica:
Vizcaya-Molina, E.; Klein, C. C.; Mishra, R. K.; Serras, F.; Guigo, R.; Corominas, M. Damage responsive elements in Drosophilaregeneration. Genome Research, 20 de noviembre de 2018. Doi: 10.1101/gr.233098.117
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