Investigadores del Departamento de Biología del MIT han desarrollado un nuevo modelo llamado KATMAP, que permite predecir el empalme alternativo de células. Este avance se traduce en la capacidad de las células para crear una diversidad infinita a partir de los mismos conjuntos de instrucciones genéticas.
A pesar de que las células del corazón y de la piel contienen instrucciones idénticas para crear proteínas, pueden desempeñar funciones tan diferentes debido a un proceso conocido como empalme. Este proceso, controlado por factores de empalme, determina qué instrucciones produce una célula, lo que a su vez origina proteínas que permiten a las células cumplir diferentes funciones.
El modelo KATMAP y su funcionamiento
En un artículo de acceso abierto publicado en Nature Biotechnology, los investigadores presentan un marco para analizar la compleja relación entre las secuencias genéticas y la regulación del empalme. Este modelo, denominado KATMAP, utiliza datos experimentales obtenidos al interrumpir la expresión de un factor de empalme y la información sobre las secuencias con las que interactúa para predecir sus posibles objetivos.
Comprender la regulación genética es fundamental, ya que las mutaciones en el empalme pueden dar lugar a enfermedades como el cáncer. Estas alteraciones pueden cambiar cómo se expresan los genes, resultando en la creación de proteínas defectuosas. Además, KATMAP podría utilizarse para predecir el impacto de ácidos nucleicos sintéticos en el empalme, lo cual es relevante en el tratamiento de trastornos como algunos tipos de atrofia muscular y epilepsia.
Detalles sobre el empalme y el modelo
El empalme en células eucariotas ocurre después de que el ADN se transcribe a un ARN, que incluye regiones codificantes y no codificantes. Las regiones intrónicas no codificantes se eliminan, y los segmentos codificantes se unen para crear un plano casi final que se traducirá en una proteína. Michael P. McGurk, autor principal del estudio, destaca que enfoques anteriores no podían predecir adecuadamente la regulación de factores de empalme en exones específicos.
KATMAP se basa en datos de secuenciación de ARN obtenidos de experimentos de perturbación, que alteran el nivel de expresión de un factor regulador. Esta alteración permite identificar los objetivos del factor de empalme al observar los diferentes niveles de empalme generados.
Perspectivas futuras y colaboración
La colaboración del laboratorio de Burge con el Dana-Farber Cancer Institute busca aplicar KATMAP para investigar cómo se alteran los factores de empalme en contextos de enfermedad. McGurk también espera extender el modelo para incluir la regulación cooperativa de factores de empalme que actúan juntos.
El profesor Burge continuará trabajando en la generalización de este enfoque para crear modelos interpretables sobre otros aspectos de la regulación genética. Según Burge, este modelo es una herramienta valiosa para inferir qué factores de empalme tienen actividad alterada en estados patológicos a partir de datos transcriptómicos.
