Un sitio hipersensible a DNasa I (en inglés: DNase I Hypersensitive Site (DHS)) es una pequeña región de la cromatina sensible a la acción de la enzima DNasa I. En estas regiones concretas del genoma, la cromatina pierde su estructura condensada y expone el DNA, es decir, son zonas accesibles de la cromatina, por lo tanto aumenta la sensibilidad del DNA a ser degradado por enzimas como la DNasa I. Estas zonas de cromatina accesible están relacionadas con la actividad transcripcional, y se ha visto que para la remodelación que sufre la cromatina se necesitan proteínas que unen DNA, como son los factores de transcripción.
De este modo, desde el descubrimiento de los DHS hace 30 años, se han utilizado estos como marcadores del DNA regulador, lo que ha sido la base del descubrimiento de todas las clases de elementos cis-reguladores, que incluyen: promotores, potenciadores, aislantes, silenciadores y regiones de control del locus.[1]
Análisis masivo
El proyecto ENCODE se propuso realizar una cartografía completa de los DHS en el genoma humano y así poder catalogar el DNA regulador humano.
Los DHS marcan regiones transcripcionalmente activas del genoma. Esta actividad transcripcional tiene una marcada selectividad celular. Por eso, se usaron en este estudio 125 tipos celulares humanos distintos para poder abarcar todas las regiones activas. De este modo, mediante la técnica de secuenciación masiva se obtuvieron los perfiles de DHS de cada tipo celular. Mediante el análisis de los datos se identificaron casi 2,9 millones de DHS distintos. El 34% eran específicos de un tipo celular, y solo una pequeña minoría (3.692) se detectó en todos los tipos celulares. También se pudo comprobar que tan solo el 5% de los DHS se encontraban en regiones TSS (del inglés, Transcriptional Start Sites) y el 95% restante representaban DHS distales, repartidos de manera uniforme entre regiones intrónicas e intergénicas. Estos datos nos dan una idea de la gran complejidad reguladora de la expresión génica en el genoma humano y la cantidad de elementos que controlan esta regulación.
Herramienta para el ADN regulador
El estudio de los perfiles de DHS, combinado con otras técnicas, permite realizar estudios sobre el aspecto del DNA regulador humano.
Factores de transcripción: Mediante la técnica de ChIP-Seq se determinaron los sitios de unión al DNA de un cierto grupo de factores de transcripción, lo que se comparó con los perfiles de DHS. Los resultados confirmaron una alta correlación, lo que nos indica que la unión coordinada de ciertos factores está implicada en la remodelación y accesibilidad de la cromatina.
Metilación del DNA: Se ha vinculado estrechamente la metilación en citosinas en islas CpG con el silenciamiento génico. Esta metilación provoca un reordenamiento en la cromatina, condensándola e inactivándola transcripcionalmente. Se ha visto que las islas CpG metiladas en el interior de los DHS impiden la asociación de los factores de transcripción con el DNA, inhibiendo su accesibilidad. Se ha demostrado que cuando hay poca cantidad del factor de transcripción las secuencias de DNA a las que se une sufren metilación pasiva, produciéndose una regulación negativa de la expresión.
Marca promotora de la cromatina: La modificación postraduccional de metilación de la histona H3 (H3K4me3) está relacionada con la activación transcripcional. Esta modificación se localiza en los nucleosomas adyacentes al sitio de inicio de la transcripción, relajando la estructura de la cromatina. Por este motivo, esta modificación histónica se usa como marcador de promotores, utilizándose para catalogar estos elementos en el genoma humano.
Interacciones promotor/potenciador: Algunos elementos cis-reguladores distales, como son los potenciadores, se encargan de modular la actividad de los promotores. Por este motivo, los cis-reguladores distales están activamente sincronizados con su promotor en aquellas líneas celulares en las que está activa la expresión del gen que controlan. Usando los perfiles de DHS se buscaron correlaciones entre los DHS para identificar estas interacciones promotor/potenciador. Así se llegó a un mapa de potenciadores candidatos que controlan la expresión de genes específicos.
Los datos obtenidos se validaron con la técnica 5C (chromosome conformation capture carbon copy). Esta técnica se basa en la asociación física que existe entre el promotor y los potenciadores, determinando aquellas regiones de la cromatina que entran en contacto en las interacciones promotor/potenciador. Se comprobó que la mayoría de los promotores estaban relacionados con más de un potenciador, lo que indica la existencia de una compleja red de regulación para la inmensa mayoría de los genes. Sorprendentemente, también se halló que aproximadamente la mitad de los elementos potenciadores se encontraban asociados a más de un promotor. Este descubrimiento, muestra que el sistema cis-regulador humano es mucho más complejo de lo que se pensó en un principio.
El número de elementos cis-reguladores distales conectados a un promotor proporciona una medida cuantitativa de la complejidad reguladora de un gen. De esta manera, se determinó que los genes humanos con mayores interacciones con DHS distales, y por lo tanto con una regulación más compleja, correspondía a aquellos genes relacionados con funciones del sistema inmune. Esto nos indica que las señales ambientales procesadas por el sistema inmune y su alta complejidad celular están codificadas directamente en la arquitectura cis-reguladora de sus genes constituyentes.
Referencias
Robert E. Thurman et al. The accessible chromatin landscape of the human genome. 2012. Nature, Vol 489: 75-82. doi:10.1038/nature11232
Datos:Q5958570
Diciembre 10, 2021
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Un sitio hipersensible a DNasa I en ingles DNase I Hypersensitive Site DHS es una pequena region de la cromatina sensible a la accion de la enzima DNasa I En estas regiones concretas del genoma la cromatina pierde su estructura condensada y expone el DNA es decir son zonas accesibles de la cromatina por lo tanto aumenta la sensibilidad del DNA a ser degradado por enzimas como la DNasa I Estas zonas de cromatina accesible estan relacionadas con la actividad transcripcional y se ha visto que para la remodelacion que sufre la cromatina se necesitan proteinas que unen DNA como son los factores de transcripcion De este modo desde el descubrimiento de los DHS hace 30 anos se han utilizado estos como marcadores del DNA regulador lo que ha sido la base del descubrimiento de todas las clases de elementos cis reguladores que incluyen promotores potenciadores aislantes silenciadores y regiones de control del locus 1 Analisis masivo EditarEl proyecto ENCODE se propuso realizar una cartografia completa de los DHS en el genoma humano y asi poder catalogar el DNA regulador humano Los DHS marcan regiones transcripcionalmente activas del genoma Esta actividad transcripcional tiene una marcada selectividad celular Por eso se usaron en este estudio 125 tipos celulares humanos distintos para poder abarcar todas las regiones activas De este modo mediante la tecnica de secuenciacion masiva se obtuvieron los perfiles de DHS de cada tipo celular Mediante el analisis de los datos se identificaron casi 2 9 millones de DHS distintos El 34 eran especificos de un tipo celular y solo una pequena minoria 3 692 se detecto en todos los tipos celulares Tambien se pudo comprobar que tan solo el 5 de los DHS se encontraban en regiones TSS del ingles Transcriptional Start Sites y el 95 restante representaban DHS distales repartidos de manera uniforme entre regiones intronicas e intergenicas Estos datos nos dan una idea de la gran complejidad reguladora de la expresion genica en el genoma humano y la cantidad de elementos que controlan esta regulacion Herramienta para el ADN regulador EditarEl estudio de los perfiles de DHS combinado con otras tecnicas permite realizar estudios sobre el aspecto del DNA regulador humano Factores de transcripcion Mediante la tecnica de ChIP Seq se determinaron los sitios de union al DNA de un cierto grupo de factores de transcripcion lo que se comparo con los perfiles de DHS Los resultados confirmaron una alta correlacion lo que nos indica que la union coordinada de ciertos factores esta implicada en la remodelacion y accesibilidad de la cromatina Metilacion del DNA Se ha vinculado estrechamente la metilacion en citosinas en islas CpG con el silenciamiento genico Esta metilacion provoca un reordenamiento en la cromatina condensandola e inactivandola transcripcionalmente Se ha visto que las islas CpG metiladas en el interior de los DHS impiden la asociacion de los factores de transcripcion con el DNA inhibiendo su accesibilidad Se ha demostrado que cuando hay poca cantidad del factor de transcripcion las secuencias de DNA a las que se une sufren metilacion pasiva produciendose una regulacion negativa de la expresion Marca promotora de la cromatina La modificacion postraduccional de metilacion de la histona H3 H3K4me3 esta relacionada con la activacion transcripcional Esta modificacion se localiza en los nucleosomas adyacentes al sitio de inicio de la transcripcion relajando la estructura de la cromatina Por este motivo esta modificacion histonica se usa como marcador de promotores utilizandose para catalogar estos elementos en el genoma humano Interacciones promotor potenciador Algunos elementos cis reguladores distales como son los potenciadores se encargan de modular la actividad de los promotores Por este motivo los cis reguladores distales estan activamente sincronizados con su promotor en aquellas lineas celulares en las que esta activa la expresion del gen que controlan Usando los perfiles de DHS se buscaron correlaciones entre los DHS para identificar estas interacciones promotor potenciador Asi se llego a un mapa de potenciadores candidatos que controlan la expresion de genes especificos Los datos obtenidos se validaron con la tecnica 5C chromosome conformation capture carbon copy Esta tecnica se basa en la asociacion fisica que existe entre el promotor y los potenciadores determinando aquellas regiones de la cromatina que entran en contacto en las interacciones promotor potenciador Se comprobo que la mayoria de los promotores estaban relacionados con mas de un potenciador lo que indica la existencia de una compleja red de regulacion para la inmensa mayoria de los genes Sorprendentemente tambien se hallo que aproximadamente la mitad de los elementos potenciadores se encontraban asociados a mas de un promotor Este descubrimiento muestra que el sistema cis regulador humano es mucho mas complejo de lo que se penso en un principio El numero de elementos cis reguladores distales conectados a un promotor proporciona una medida cuantitativa de la complejidad reguladora de un gen De esta manera se determino que los genes humanos con mayores interacciones con DHS distales y por lo tanto con una regulacion mas compleja correspondia a aquellos genes relacionados con funciones del sistema inmune Esto nos indica que las senales ambientales procesadas por el sistema inmune y su alta complejidad celular estan codificadas directamente en la arquitectura cis reguladora de sus genes constituyentes Referencias Editar Robert E Thurman et al The accessible chromatin landscape of the human genome 2012 Nature Vol 489 75 82 doi 10 1038 nature11232 Datos Q5958570 Obtenido de https es wikipedia org w index php title Sitio hipersensible a DNasa I amp oldid 120626642, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,
