Quan el genoma es barreja però l’animal no canvia: un nou enfocament per entendre la regulació gènica

Imatge de Oikopleura dioica, l’animal model utilitzat en l’estudi.

En el regne animal, les variacions en els patrons d'expressió gènica durant el desenvolupament poden desencadenar nous fenotips i millorar l'evolució i l'adaptació. La reestructuració del genoma és un dels mecanismes evolutius que permeten la creació de biodiversitat. Tot i ser un fenomen àmpliament documentat, encara no s'entén com un genoma manté la seva regulació gènica després d'aquests reordenaments, una pregunta que roman oberta en biologia evolutiva.

Oikopleura dioica és un petit cordat marí planctònic àmpliament distribuït als oceans del món. Tot i que les diferents poblacions mostren un grau extrem de barreja genòmica —amb translocacions i reorganitzacions del genoma— l’animal manté una morfologia pràcticament idèntica arreu. Aquest contrast ha convertit l’espècie en un model excepcional per estudiar com les xarxes de regulació gènica es mantenen estables enmig d’una gran variabilitat estructural del genoma.

Llegir el genoma en acció

Les investigadores Nuria Torres-Águila i Maria Rosselló, de l’ Institut de Recerca de la Biodiversitat de la Universitat de Barcelona (IRBio), finançades amb un ajut competitiu PR‑IRBio 2024, han aplicat la tècnica Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing (ATAC-seq) a embrions d’O. dioica de la població de Barcelona. Aquesta metodologia permet identificar les regions del genoma que estan “obertes” i accessibles a la maquinària de transcripció, que activa els gens, oferint una finestra única clau per entendre quan i com s’activen els gens durant el desenvolupament.

L’equip ha establert amb èxit el protocol de treball —incloent l'optimització del protocol de dissociació de cèl·lules amb ACME; — i ha obtingut les primeres dades d’obertura de cromatina en l’etapa embrionària incipient tailbud, moment en què s’inicien les especificacions del destí cel·lular.

Investigadores de l’Institut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio) de la Universitat de Barcelona han implementat per primera vegada la tècnica ATAC-seq en Oikopleura dioica, un organisme marí amb un dels genomes més reestructurats del regne animal. Els resultats obren la porta a entendre com es conserven els mecanismes de regulació gènica malgrat canvis dràstics en l’organització del genoma.

Un primer pas per comparar poblacions amb genomes reorganitzats

Aquests resultats estableixen les bases metodològiques necessàries per poder aplicar aquesta tècnica en altres poblacions d'Oikopleura dioica i comparar com es regula el genoma entre llinatges amb organitzacions cromosòmiques tan diferents. Entendre aquest mecanisme podria aportar nous coneixements sobre com els organismes mantenen la seva identitat biològica

Ajuts que impulsen trajectòries

Les investigadores destaquen que aquests ajuts PR-IRBio, fan promouen la col·laboració entre grups que els ha permès créixer professionalment en la gestió i coordinació de projectes, com en l’anàlisi bioinformàtica i les tècniques de purificació de nuclis. Aquests nous aprenentatges i habilitats seran clau en els seus futurs camins en la recerca.

El projecte també ha servit de base per al disseny d’un nou estudi centrat en l’impacte evolutiu de les reorganitzacions genòmiques en O. dioica.

Finalment, aquesta col·laboració entre grups i l’execució d’aquest projecte és clau en el futur acadèmic d’ambdues investigadores, ja que demostra la seva capacitat de lideratge, habilitat molt important de cara a demanar posicions més sèniors en investigació.

@IRBio