Cuando el genoma se mezcla pero el animal no cambia: un nuevo enfoque para entender la regulación génica

Imatge de Oikopleura dioica, animal modelo para el estudio.

En el reino animal, las variaciones en los patrones de expresión génica durante el desarrollo pueden desencadenar nuevos fenotipos y mejorar su evolución y adaptación. La reestructuración del genoma es uno de los mecanismos evolutivos que permiten la creación de biodiversidad. A pesar de ser un fenómeno ampliamente documentado, todavía no se entiende cómo un genoma mantiene su regulación génica después de estos reordenamientos, una pregunta que permanece abierta en biología evolutiva

Oikopleura dioica es un pequeño abrochado marino planctónico ampliamente distribuido en los océanos del mundo. Aunque las diferentes poblaciones muestran un grado extremo de mezcla genómica -con translocaciones y reorganizaciones del genoma- el animal mantiene una morfología prácticamente idéntica en todas partes. Este contraste ha convertido a la especie en un modelo excepcional para estudiar cómo las redes de regulación génica se mantienen estables en medio de una gran variabilidad estructural del genoma.

Leer el genoma en acción

Las investigadoras Nuria Torres-Águila y Maria Rosselló, del Instituto de Investigación de la Biodiversidad de la Universidad de Barcelona (IRBio), financiadas con una ayuda competitiva PR IRBio 2024, han aplicado la técnica Assay for Transposase-Accesible Chromatin using sequencing (ATAC-seq). dioica de la población de Barcelona. Esta metodología permite identificar las regiones del genoma que están “abiertas” y accesibles a la maquinaria de transcripción, que activa los genes, ofreciendo una ventana única clave para entender cuándo y cómo se activan los genes durante el desarrollo.
El equipo ha establecido con éxito el protocolo de trabajo -incluyendo la optimización del protocolo de disociación de células con ACME; — y ha obtenido los primeros datos de apertura de cromatina en la etapa embrionaria incipiente tailbud, momento en el que se inician las especificaciones del destino celular.

Investigadoras del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona han implementado por primera vez la técnica ATAC-seq en Oikopleura dioica, organismo marino con uno de los genomas más reestructurados del reino animal. Los resultados abren la puerta a entender cómo se conservan los mecanismos de regulación génica a pesar de cambios drásticos en la organización del genoma.

Un primer paso para comparar poblaciones con genomas reorganizados

Estos resultados establecen las bases metodológicas necesarias para poder aplicar esta técnica en otras poblaciones de Oikopleura dioica y comparar cómo se regula el genoma entre lineajes con organizaciones cromosómicas tan distintas. Entender este mecanismo podría aportar nuevos conocimientos sobre cómo los organismos mantienen su identidad biológica.

Ayudas que impulsan trayectorias

Las investigadoras destacan que estas ayudas PR-IRBio, promueven la colaboración entre grupos que les ha permitido crecer profesionalmente en la gestión y coordinación de proyectos, como en el análisis bioinformático y las técnicas de purificación de núcleos. Estos nuevos aprendizajes y habilidades serán clave en sus futuros caminos en la investigación.
El proyecto también ha servido de base para el diseño de un nuevo estudio centrado en el impacto evolutivo de las reorganizaciones genómicas en O. dioica.
Finalmente, esta colaboración entre grupos y la ejecución de este proyecto es clave en el futuro académico de ambas investigadoras, ya que demuestra su capacidad de liderazgo, habilidad muy importante de cara a pedir posiciones más seniors en investigación.

@IRBio