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Perfiles bioinformáticos identifican un nuevo reloj genético de los mamíferos

Durante las últimas décadas los investigadores han caracterizado un conjunto del reloj genético que impulsan los ritmos diarios de la fisiología y el comportamiento de todo tipo de especies, desde las moscas a los seres humanos. ¡Han sido identificadas más de 15 proteínas del reloj de los mamíferos pero los investigadores suponen que hay más. Un equipo de la Perelman School of Medicine de la Universidad de Pennsylvania se preguntaron si podían hallar los enfoques de los datos grandes.

Para acelerar el descubrimiento del reloj genético, los investigadores, dirigidos por John Hogenesch, PhD, profesor de Farmacología y el primer autor Ron Anafi, MD, PhD, un profesor del departamento de Medicina, utilizó un enfoque asistido por el ordenador para identificar y clasificar los componentes del reloj candidato. Este enfoque ha descubierto un nuevo núcleo del reloj genético, que el equipo nombró CHRONO. Sus conclusiones aparecen esta semana en PLoS Biology.

Hogenesch compara sus enfoques de los perfiles on line a las sugerencias de películas para los clientes: "Piense en Netflix Con base en su perfil de película personalizada, predice qué películas puede querer ver en el futuro sobre la base de lo que has visto en el pasado." Pensó que el equipo podría utilizar este método para identificar nuevos relojes genéticos, criterios genéticos ya establecidos por el "comportamiento" de los relojes genéticos conocidos identificados en las dos últimas décadas:

• Los relojes genéticos causan oscilaciones en el ARN mensajero y a nivel de las proteínas.
• Los relojes proteínicos interactúan físicamente con otros relojes proteínicos para formar complejos que controlen el ritmo diario dentro de las células.
• La alteración de los relojes genéticos en modelos celulares causan cambios en los rasgos de comportamiento y metabólicos observables en un ciclo de 24 horas.
• Los relojes genéticos se conservan en los 600 mil años de evolución de la mosca de la fruta hasta el ser humano.

"Utilizamos una forma simple de aprendizaje de la máquina para integrar datos, basados en los datos a escala del genoma y de los genes clasificados en función de su similitud con los relojes proteínicos conocidas", explica Hogenesch. Usando grandes volúmenes de datos biológicos, tales como los que se encuentran en el perfil de Expresion Profile Date Base (CircaDB) para buscar nuevos relojes genéticos, el equipo de Penn evaluó las características de 20.000 genes humanos para aislar otros genes que tienen las mismas características de los relojes genéticos. "La hipótesis es que los otros genes que se asemejan funcionalmente a los relojes genéticos deconocidos tienen más probabilidades de ser los relojes genéticos en sí mismos, al igual que las películas que se parecen a sus viejos favoritos son más propensas a convertirse en nuevos favoritos", dice Anafi.

Ellos descubrieron que varios de los genes que identificaron interactuan físicamente con los relojes proteínicos conocidos y modular el ritmo diario de las células. Uno de los candidatos, llamado Gene Modelo 129, interactuó con BMAL1, un componente del núcleo conocido del reloj, y reprimió el principal motor de los ritmos moleculares, el complejo de proteínas BMAL1/CLOCK que guía la transcripción diaria de otras proteínas en un complicado sistema de genes que se activan y desactivan durante el transcurso del 24-horas del dçia.

Teniendo en cuenta estos resultados, el equipo renombró al Gene Modelo 129, CHRONO, por represor computacionalmente destacado del oscilador de la red. La prueba de fuego para la identificación de los relojes genéticos, sin embargo, es si regulan la conducta: en ratones en los que CHRONO había sido noqueado, Hogenesch descubierto que los ratones tenían un período circadiano prolongado.

Un estudio complementario por colegas del RIKEN en Japón y la Universidad de Michigan, utilizando un análisis de todo el genoma en lugar de un enfoque de aprendizaje de las máquinas, produjo resultados similares. Ambos estudios vinculan CHRONO para BMAL1. En el futuro, Anafi y Hogenesch se investiga si CHRONO regula el sueño, ya que la mayoría de los reloj genéticos influye en este comportamiento.





Traducido por IACES Noticias

Título original "Bioinformatics profiling identifies a new mammalian clock gene" de Science Daily