El ADN de los padres se 'expresa' más que el de las madres. Imagen: Click. Fuente: MorgueFile.
Es posible que usted se parezca o actúe más como su madre, pero un nuevo estudio de la Escuela de Medicina de la Universidad de Carolina del Norte (UNC, EE.UU.) revela que los mamíferos son genéticamente más parecidos a sus progenitores masculinos.
En concreto, la investigación muestra que a pesar de que heredamos la misma cantidad de mutaciones genéticas de ambos padres -las mutaciones que nos hacen ser quienes somos en lugar de alguna otra persona-, en realidad "usamos" más del ADN que heredamos de los varones.
La investigación, publicada en la revista Nature Genetics, tiene amplias implicaciones para el estudio de las enfermedades humanas, especialmente cuando se utilizan modelos de investigación con mamíferos.
Por ejemplo, en muchos modelos de ratón creados para el estudio de la expresión de genes relacionados con enfermedades, los investigadores normalmente no tienen en cuenta si la expresión genética específica se origina de las madres o los padres. Pero la investigación de la UNC muestra que heredar una mutación tiene consecuencias diferentes en los mamíferos, dependiendo de si la variante genética se hereda de la madre o del padre.
"Es un hallazgo excepcional que abre la puerta a una nueva área de exploración en genética humana", asegura Fernando Pardo-Manuel de Villena, profesor de genética y autor principal del artículo, en un comunicado de la universidad.
"Sabíamos que había 95 genes que están sujetos a este efecto. Se llaman genes impresos, y pueden jugar un papel en las enfermedades, en función de si la mutación genética vino del padre o de la madre. Ahora hemos descubierto que, además de ellos, hay miles de otros genes que tienen un efecto novedoso similar".
Ratones muy diversos
La clave de esta investigación es la Collaboration Cross, una población de ratones que es la más diversa genéticamente del mundo, y que se genera, alberga, y distribuye desde la UNC. Los ratones de laboratorio tradicionales son mucho más limitados en su diversidad genética, por lo que su uso en estudios de este tipo es limitado.
La Collaboration Cross se formó con varios ratones de tipo salvaje, para crear una diversidad amplia del genoma del ratón. Pardo-Manuel de Villena afirma que esta diversidad es comparable a la variación encontrada en el genoma humano. Esto ayuda a los científicos a estudiar enfermedades que implican varios niveles de expresión genética a través de muchos genes diferentes.
La expresión génica conecta el ADN con las proteínas, las cuales llevan a cabo diversas funciones dentro de las células. Este proceso es crucial para una adecuada salud humana. Las mutaciones que alteran la expresión del gen se denominan mutaciones reguladoras.
"Este tipo de variación genética es probablemente el contribuyente más importante, no sólo a las enfermedades mendelianas simples donde hay una sola mutación genética [como la fibrosis quística], sino a las enfermedades más comunes y complejas, como la diabetes, enfermedades del corazón, o las enfermedades neurológicas, entre otras", señala Pardo-Manuel de Villena. "Estas enfermedades son impulsadas por la expresión de genes, no de uno sino de cientos o miles".
"La Collaboration Cross nos permite mirar las diferentes expresiones génicas de cada gen en el genoma de cada tipo de tejido", explica Pardo-Manuel de Villena, que dirige la Collaboration Cross.
En concreto, la investigación muestra que a pesar de que heredamos la misma cantidad de mutaciones genéticas de ambos padres -las mutaciones que nos hacen ser quienes somos en lugar de alguna otra persona-, en realidad "usamos" más del ADN que heredamos de los varones.
La investigación, publicada en la revista Nature Genetics, tiene amplias implicaciones para el estudio de las enfermedades humanas, especialmente cuando se utilizan modelos de investigación con mamíferos.
Por ejemplo, en muchos modelos de ratón creados para el estudio de la expresión de genes relacionados con enfermedades, los investigadores normalmente no tienen en cuenta si la expresión genética específica se origina de las madres o los padres. Pero la investigación de la UNC muestra que heredar una mutación tiene consecuencias diferentes en los mamíferos, dependiendo de si la variante genética se hereda de la madre o del padre.
"Es un hallazgo excepcional que abre la puerta a una nueva área de exploración en genética humana", asegura Fernando Pardo-Manuel de Villena, profesor de genética y autor principal del artículo, en un comunicado de la universidad.
"Sabíamos que había 95 genes que están sujetos a este efecto. Se llaman genes impresos, y pueden jugar un papel en las enfermedades, en función de si la mutación genética vino del padre o de la madre. Ahora hemos descubierto que, además de ellos, hay miles de otros genes que tienen un efecto novedoso similar".
Ratones muy diversos
La clave de esta investigación es la Collaboration Cross, una población de ratones que es la más diversa genéticamente del mundo, y que se genera, alberga, y distribuye desde la UNC. Los ratones de laboratorio tradicionales son mucho más limitados en su diversidad genética, por lo que su uso en estudios de este tipo es limitado.
La Collaboration Cross se formó con varios ratones de tipo salvaje, para crear una diversidad amplia del genoma del ratón. Pardo-Manuel de Villena afirma que esta diversidad es comparable a la variación encontrada en el genoma humano. Esto ayuda a los científicos a estudiar enfermedades que implican varios niveles de expresión genética a través de muchos genes diferentes.
La expresión génica conecta el ADN con las proteínas, las cuales llevan a cabo diversas funciones dentro de las células. Este proceso es crucial para una adecuada salud humana. Las mutaciones que alteran la expresión del gen se denominan mutaciones reguladoras.
"Este tipo de variación genética es probablemente el contribuyente más importante, no sólo a las enfermedades mendelianas simples donde hay una sola mutación genética [como la fibrosis quística], sino a las enfermedades más comunes y complejas, como la diabetes, enfermedades del corazón, o las enfermedades neurológicas, entre otras", señala Pardo-Manuel de Villena. "Estas enfermedades son impulsadas por la expresión de genes, no de uno sino de cientos o miles".
"La Collaboration Cross nos permite mirar las diferentes expresiones génicas de cada gen en el genoma de cada tipo de tejido", explica Pardo-Manuel de Villena, que dirige la Collaboration Cross.
El experimento
Para el estudio de Nature Genetics, su equipo, que incluye a James Crowley, profesor ayudante de genética, seleccionó tres cepas puras genéticamente diversas de ratones, que eran descendientes de una subespecie que se desarrolló en diferentes continentes.
Estos ratones fueron criados para crear nueve tipos diferentes de descendencia híbrida, en los que cada cepa se utilizó como padre y como madre. Cuando los ratones alcanzaron la edad adulta, los investigadores midieron la expresión génica en cuatro tipos diferentes de tejidos, incluyendo la secuenciación de ARN en el cerebro. Luego cuantificaron qué cantidad de expresión génica se derivaba de la madre y del padre para cada gen del genoma.
"Encontramos que la gran mayoría de los genes -alrededor del 80 por ciento- poseían variantes que alteraban su expresión", cuenta Crowley. "Y ahí fue cuando descubrimos un nuevo desequilibrio en toda la expresión del genoma en favor del padre, en varios cientos de genes. Este desequilibrio daba lugar a crías cuya expresión génica en el cerebro era significativamente más parecida a la de su padre".
Para cada gen que pueda interesar a un científico, el equipo de Pardo-Manuel de Villena puede crear ratones que tengan expresión génica baja, intermedia o alta. Y pueden explorar si esa expresión está relacionada con una enfermedad específica.
"Este nivel de expresión es dependiente de la madre o del padre", explica Pardo-Manuel de Villena. "Ahora sabemos que los mamíferos expresan más variación genética del padre. Así que imaginemos que un determinado tipo de mutación es malo. Si se hereda de la madre, el gen no se expresa tanto como si se hereda del padre. Así, la misma mala mutación podría tener consecuencias diferentes en la enfermedad si se hereda de la madre o del padre ".
Estos tipos de mutaciones genéticas a través de cientos de genes son difíciles de estudiar y un obstáculo importante para el cumplimiento de las promesas de la era post-genómica. Pero la Collaborative Cross podría ser un gran paso en ese camino.
Para el estudio de Nature Genetics, su equipo, que incluye a James Crowley, profesor ayudante de genética, seleccionó tres cepas puras genéticamente diversas de ratones, que eran descendientes de una subespecie que se desarrolló en diferentes continentes.
Estos ratones fueron criados para crear nueve tipos diferentes de descendencia híbrida, en los que cada cepa se utilizó como padre y como madre. Cuando los ratones alcanzaron la edad adulta, los investigadores midieron la expresión génica en cuatro tipos diferentes de tejidos, incluyendo la secuenciación de ARN en el cerebro. Luego cuantificaron qué cantidad de expresión génica se derivaba de la madre y del padre para cada gen del genoma.
"Encontramos que la gran mayoría de los genes -alrededor del 80 por ciento- poseían variantes que alteraban su expresión", cuenta Crowley. "Y ahí fue cuando descubrimos un nuevo desequilibrio en toda la expresión del genoma en favor del padre, en varios cientos de genes. Este desequilibrio daba lugar a crías cuya expresión génica en el cerebro era significativamente más parecida a la de su padre".
Para cada gen que pueda interesar a un científico, el equipo de Pardo-Manuel de Villena puede crear ratones que tengan expresión génica baja, intermedia o alta. Y pueden explorar si esa expresión está relacionada con una enfermedad específica.
"Este nivel de expresión es dependiente de la madre o del padre", explica Pardo-Manuel de Villena. "Ahora sabemos que los mamíferos expresan más variación genética del padre. Así que imaginemos que un determinado tipo de mutación es malo. Si se hereda de la madre, el gen no se expresa tanto como si se hereda del padre. Así, la misma mala mutación podría tener consecuencias diferentes en la enfermedad si se hereda de la madre o del padre ".
Estos tipos de mutaciones genéticas a través de cientos de genes son difíciles de estudiar y un obstáculo importante para el cumplimiento de las promesas de la era post-genómica. Pero la Collaborative Cross podría ser un gran paso en ese camino.
Referencia bibliográfica:
James J Crowley, Vasyl Zhabotynsky, Wei Sun, Shunping Huang, Isa Kemal Pakatci, Yunjung Kim, Jeremy R Wang, Andrew P Morgan, John D Calaway, David L Aylor, Zaining Yun, Timothy A Bell, Ryan J Buus, Mark E Calaway, John P Didion, Terry J Gooch, Stephanie D Hansen, Nashiya N Robinson, Ginger D Shaw, Jason S Spence, Corey R Quackenbush, Cordelia J Barrick, Randal J Nonneman, Kyungsu Kim, James Xenakis, Yuying Xie, William Valdar, Alan B Lenarcic, Wei Wang, Catherine E Welsh, Chen-Ping Fu, Zhaojun Zhang, James Holt, Zhishan Guo, David W Threadgill, Lisa M Tarantino, Darla R Miller, Fei Zou, Leonard McMillan, Patrick F Sullivan, Fernando Pardo-Manuel de Villena: Analyses of allele-specific gene expression in highly divergent mouse crosses identifies pervasive allelic imbalance. Nature Genetics (2015). DOI: 10.1038/ng.3222.
James J Crowley, Vasyl Zhabotynsky, Wei Sun, Shunping Huang, Isa Kemal Pakatci, Yunjung Kim, Jeremy R Wang, Andrew P Morgan, John D Calaway, David L Aylor, Zaining Yun, Timothy A Bell, Ryan J Buus, Mark E Calaway, John P Didion, Terry J Gooch, Stephanie D Hansen, Nashiya N Robinson, Ginger D Shaw, Jason S Spence, Corey R Quackenbush, Cordelia J Barrick, Randal J Nonneman, Kyungsu Kim, James Xenakis, Yuying Xie, William Valdar, Alan B Lenarcic, Wei Wang, Catherine E Welsh, Chen-Ping Fu, Zhaojun Zhang, James Holt, Zhishan Guo, David W Threadgill, Lisa M Tarantino, Darla R Miller, Fei Zou, Leonard McMillan, Patrick F Sullivan, Fernando Pardo-Manuel de Villena: Analyses of allele-specific gene expression in highly divergent mouse crosses identifies pervasive allelic imbalance. Nature Genetics (2015). DOI: 10.1038/ng.3222.