Xoves 28 Marzo 2024

Un novo método estuda a organización das funcións biolóxicas a nivel celular

Investigadoras do CSIC crean un sistema computacional para analizar como se coordinan os xenes para crear a variedade que constitúe os tecidos

O ser humano ten 24.000 xenes, case os mesmos que o verme nemátodo Caenorhabitis elegans. Con todo, a diferenza dos vermes, os xenes humanos teñen unha gran diversidade de funcións biolóxicas a partir deste número limitado de xenes. Para estudar este proceso, un grupo de investigadoras do Instituto de Bioloxía Integrativa de Sistemas (I2SysBio), centro mixto do Consello Superior de Investigacións Científicas (CSIC) e a Universidade de Valencia (UV), desenvolveu un método computacional que permite, por primeira vez, desentrañar como a diversidade funcional dos xenes se organiza para formar distintos tipos celulares. O método, que utiliza tecnoloxías punteiras de secuenciación de molécula única e medicións a nivel de células independentes, foi publicado en Nature Communications.

O obxectivo do grupo, liderado pola profesora do CSIC no I2SysBio Ana Conesa, era investigar un novo método computacional para estudar a coordinación no procesamento alternativo do ARN mensaxeiro a nivel de célula única. O procesamento alternativo (splicing) é un mecanismo de diversificación que permite que, a partir dun único xene, poidan producirse varias moléculas mensaxeiras distintas, denominadas isoformas. As isoformas dun mesmo xene conteñen instrucións para fabricar proteínas que son lixeiramente diferentes, permitindo así unha gran diversidade de funcións biolóxicas a partir dun número moi limitado de xenes.

Publicidade

Diversidade de isoformas

“A complexidade de isoformas ten que ver coa complexidade dos seres vivos”, explica Ana Conesa. E engade que organismos complexos como os seres humanos son os que teñen máis isoformas distintas. “Ademais, a diversidade de isoformas contribúe a determinar os tipos celulares que forman os tecidos. Os mesmos xenes poden expresar unhas isoformas nun tipo de células e outras isoformas noutro tipo de células”, revela. A tecnoloxía actual permite estudar a expresión de xenes en cada célula con gran precisión e resolución, pero xera un gran volume de datos que require de algoritmos complexos para a súa análise.

“A diversidade de isoformas contribúe a determinar os tipos celulares que forman os tecidos”

Neste estudo analízase como as diferentes isoformas dos xenes se coordinan para definir os diferentes tipos celulares. “O noso método de análise computacional permite distinguir as diferenzas funcionais entre isoformas do mesmo xene, podendo ver que cambios supoñen para a estrutura da proteína resultante e cuantificar a súa expresión en cada célula”, destaca Ángeles Arzalluz, investigadora do I2SysBio e primeira autora do estudo.

Ademais, este novo sistema permite asociar os cambios na intensidade de expresión das diferentes isoformas a propiedades biolóxicas das células, como a identidade dun determinado tipo celular ou a súa función dentro do organismo. Así mesmo, as investigadoras puideron agrupar isoformas cun mesmo patrón de expresión, creando redes de regulación e observando as súas propiedades funcionais similares.

Coñecer o desenvolvemento de procesos tumorais

“Aplicamos estas técnicas para entender a coordinación de isoformas na definición de diferentes tipos de células neuronais, e vimos que as neuronas teñen isoformas máis longas e de máis carga funcional que outros tipos celulares, así como mecanismos reguladores para expresarse conxuntamente”, explica Arzalluz. “Os nosos resultados indican que a identidade das células neuronais non depende só dos xenes que se expresan nelas, senón tamén da combinación de isoformas”, puntualiza.

“Os estudos de célula única son moi útiles para o entendemento de patoloxías do desenvolvemento e procesos tumorais”

As investigadoras destacan que este é o primeiro método que consegue realizar unha agrupación de isoformas en redes de regulación a nivel dunha única célula e comprender o seu impacto funcional. Isto é posible grazas a técnicas estatísticas en cuxo desenvolvemento colaboran Sonia Tarazona e Pedro Salguero, do departamento de estatística e investigación operativa aplicadas e calidade da Universitat Politècnica de València (UPV). O método xerou a primeira rede de co-expresión de isoformas para un conxunto de sete tipos de celulares neuronais.

“Os estudos de célula única son moi útiles para o entendemento de patoloxías do desenvolvemento e procesos tumorais, onde o coñecer a composición celular dos tecidos é fundamental”, asegura Ana Conesa. “Con todo, os estudos actuais raramente analizan as diferentes isoformas dos xenes. A nosa metodoloxía pode axudar a estudar estes procesos patolóxicos a un nivel de resolución molecular non abordado ata o de agora”, conclúe.


Referencia: Acorde: unraveling functionally-interpretable networks of isoform co-usage from single cell data (Publicado en Nature Communications).

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.

Relacionadas

Un equipo do CSIC logra controlar unha doenza causante da extinción dos anfibios

Os investigadores aplicaron un funxicida agrario sen observar trazas do produto nin efectos significativos na química e bioloxía da auga

Zendal lanza a primeira vacina de tecnoloxía ADN contra a leishmaniose canina

‘Neoleish’ reduce a presenza do parasito en máis dun 90% e mellora os signos clínicos da doenza

Un composto natural reduce o impacto da seca e mellora a produtividade do tomate

Un equipo do CSIC e da UPV descobre como actúa o butanoato de hexenilo, un aroma que emiten estas plantas para resistir ás bacterias

Como usar datos históricos para a conservación de especies: así é a nova metoloxía con pegada galega

A UVigo e o CSIC proban un método en escaravellos coprófagos ibéricos que permite comprender a súa resposta a cambios ambientais