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Descubren sorprendente variación entre los genomas de las neuronas individuales de un mismo cerebro

 

Siempre se pensó que cada célula en el cuerpo de una persona portaban el mismo código de ADN. Sin embargo, para muchos tipos de células en nuestro cuerpo esto es una simplificación excesiva. Según estudios de los genomas neuronales publicados en la última década han aparecido cromosomas adicionales o faltantes, o trozos de ADN que puede copiarse y pegarse a sí mismos a través de los genomas.

Genomas neuronas

La única manera de saber con certeza que las neuronas de la misma persona portan un ADN único es secuenciando los genomas de las células individuales en lugar de tomar las poblaciones de células a granel que producen un promedio de todas.

En este estudio y mediante la secuenciación de una sola célula, los investigadores estadounidenses han demostrado que las estructuras genómicas de las neuronas individuales difieren entre sí, incluso más de lo esperado. Los hallazgos fueron publicados en la prestigiosa revista Science.

En el estudio los investigadores aislaron unas 100 neuronas de tres personas a título póstumo. Los científicos tomaron una vista de alto nivel de todo el genoma y buscaron grandes deleciones y duplicaciones en el ADN denominadas variaciones del número de copias o CNVs. Encontraron que hasta un 41 por ciento de las neuronas tenían al menos un único CNV que surgió de manera espontánea, lo que significa que no se transmite de un padre. Las modificaciones CNV se extienden por todo el genoma.

La minúscula cantidad de ADN en una sola célula tiene que ser amplificada químicamente muchas veces antes de poder ser secuenciado. Este proceso es técnicamente difícil, por lo que el equipo pasó un año descartando posibles fuentes de error en el proceso.

El grupo encontró una cantidad similar de variabilidad en las modificaciones CNV dentro de las neuronas individuales derivadas de las células de la piel de tres personas sanas. Los científicos usan rutinariamente estas células madre pluripotentes inducidas (iPS) para estudiar las neuronas vivas en una placa de cultivo. Debido iPSCs se derivan de las células individuales de piel, uno podría esperar que sus genomas sean los mismos. Lo sorprendente es que no lo fueron, había un buen número de supresiones y amplificaciones únicas en el genoma de las neuronas derivadas de una línea iPSC.

Curiosamente, las células de la piel también son genéticamente diferente, aunque no tanto como las neuronas. Este hallazgo, junto con el hecho de que las neuronas tenían CNV únicas, sugiere que los cambios genéticos se producen más tarde en el desarrollo y no se heredan de los padres o se pasan a la descendencia.

Tiene sentido que las neuronas tienen más diferencias en los genomas que las células de la piel. Lo que pasa con las neuronas es que, a diferencia de las células de la piel, que no se conviertan otra vez, e interactúan unas con otros. Las neuronas forman estos grandes circuitos complejos, donde una célula que tiene CNVs que lo hacen diferente potencialmente puede tener toda la red de influencia en el cerebro.

Las células con genomas diferentes probablemente producen ARN únicos y a continuación proteínas diferentes. Sin embargo, por ahora, sólo una tecnología de secuenciación se puede aplicar a una sola célula.

A medida que se desarrolle la tecnología de secuenciación podremos ser capaces de ver si las células con genomas diferentes tienen diferentes transcriptomas (la colección de todos los ARN en una célula) en formas predecibles.

A futuro será necesario secuenciar muchas más células y, en particular, más tipos de células para ver si estos cambios están relacionados con aspectos funcionales de las neuronas.

 

Referencia

M. J. McConnell, M. R. Lindberg, K. J. Brennand, J. C. Piper, T. Voet, C. Cowing-Zitron, S. Shumilina, R. S. Lasken, J. R. Vermeesch, I. M. Hall, F. H. Gage. Mosaic Copy Number Variation in Human NeuronsScience, 2013; 342 (6158): 632 DOI: 10.1126/science.1243472

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Francisco P. Chávez Profesor Asistente, Laboratorio de Microbiología Molecular y Biotecnología Departamento de Biología Facultad de Ciencias Universidad de Chile

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Francisco P. Chávez Ph.D
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