En un estudio reciente publicado en la revista Comunicaciones de la naturalezaLos investigadores han descubierto una familia con una mutación de la secuencia plantilla telomérica codificada por la línea germinal (TTAGGT) en la telomerasa, lo que da como resultado secuencias teloméricas no canónicas que se transmiten durante al menos una generación.
Los estudios indican que la secuencia telomérica, TTAGGG, es constante en todos los vertebrados y desempeña una función crítica en la inhibición de la respuesta al daño del ácido desoxirribonucleico (ADN) al unirse a un grupo de proteínas conocidas como sheltins. Los cambios en las secuencias teloméricas reducen la unión de la quitina, causan daño al ADN y son tóxicos para las células.
Estancia: Secuencias de telómeros continuamente variables en el linaje humano.. Crédito de la imagen: Lightspring/Shutterstock
Sobre el estudio
En el estudio actual, los investigadores descubrieron una nueva mutación heterocigótica en el TERC de un paciente con FPI que codifica una secuencia telomérica. Esta variación permitió que el paciente permaneciera libre de la enfermedad durante más de cuatro décadas y era hereditaria.
Recientemente, los investigadores analizaron pacientes con FPI y descubrieron algunas mutaciones poco comunes en TERC y TERT. Uno de los individuos analizados mostró conversiones heterocigotas de tipo C>A en la región plantilla TR. Su historial médico incluía encanecimiento prematuro del cabello y un diagnóstico de fibrosis pulmonar idiopática (FPI) a la temprana edad de 43 años. Para verificar la actividad telomerasa de la variante genómica r.50C>in vivo, los investigadores analizaron los resultados de la secuenciación del genoma completo de la banda ancha y su hijo para investigar la integración de la secuencia variante en los telómeros.
Utilizando información WGS de células mononucleares de sangre periférica (PBMC del probando) o muestras de saliva (del hijo), los investigadores calcularon el porcentaje de duplicaciones y mutaciones de tipo salvaje en el probando, el hijo y diez controles. Utilizaron programas Perl personalizados para contar duplicaciones de variantes y tipos salvajes. Luego probaron la identificación de la secuencia telomérica variable in situ utilizando sondas PNA con respecto a tres variantes de secuencia o repeticiones de tipo salvaje. La población de estudio se sometió a un trasplante de pulmón y a investigaciones de telómeros y mutaciones de tipo salvaje mediante hibridación fluorescente in situ (FISH).
a Linaje familiar portador de TERC r.50 C>variable. Al probando (flecha) se le diagnosticó FPI a la edad de 43 años. Los asteriscos indican personas de las que se dispone de ADN. Los cuadrados indican hombres y los círculos indican mujeres. Una línea que cruza el símbolo indica la muerte del individuo. B La tomografía computarizada de tórax (superior) y basal (inferior) muestra cambios intersticiales y fibrosis avanzada en la zona previa al trasplante de pulmón. C Dibujo que muestra la ubicación de la variante derivada del paciente en la plantilla TR y la secuencia telomérica resultante. Figura creada con BioRender.com y publicada bajo una licencia Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International. Dr La secuencia de telómeros es un extracto de la secuencia completa del genoma de un individuo sin mutación en la plantilla, la banda y el probando. Las repeticiones básicas están resaltadas en azul, las repeticiones TTAGGT variables están resaltadas en amarillo y las secuencias no canónicas adicionales están resaltadas en blanco. h El porcentaje de TTAGGT se repite en los controles, el alcance y el alcance secundario. F PNA-FISH de secuencias de tipo salvaje (rojo) y mutante (verde) en una sección de tejido de pulmón cultivado en probando y pulmón de donante de control. Los datos de origen para (e) se proporcionan como un archivo de datos de origen.
Los investigadores desarrollaron construcciones de expresión para la secuencia TTAGGT variante, que puede conducir a una deficiencia en el proceso de adición repetida (RAP) debido a una falta de coincidencia entre el TR en r.C56 y el extremo 3′ del telómero mutante. También investigaron si POT1-TPP1, un potenciador de RAP reconocido, podría restaurar la RAP deteriorada en interacciones con C50A.
Los investigadores investigaron la dinámica y los efectos de introducir secuencias de variación en líneas celulares positivas para TERT, transfectar células con lentivirus que codifican varias variantes y detectar la fusión de telómeros con sondas de ácido peptídico nucleico (PNA)-FISH. También midieron la longitud de los telómeros a lo largo del estudio y analizaron el efecto de las variantes de la telomerasa en las secuencias terminales 3′ de los telómeros. También investigaron si POT1 podría unirse a la secuencia mutante in vitro y prevenir la represión de la actividad de la telomerasa mediada por POT1.
resultados
El análisis mostró que una mutación en el gen de la telomerasa se transmite a lo largo de una o más generaciones, y un miembro de la familia informó problemas médicos insignificantes a pesar de que aproximadamente el 9,0% de los telómeros cambiaron a la nueva secuencia. La plantilla mutante previene la readición de telomerasa y reduce las interacciones de POTR1. A pesar de estas anomalías, la secuencia se integra fácilmente en los cromosomas de la célula. La presencia de diferentes secuencias puede afectar la adición de telómeros.
El niño con banda ancha también toleró esta diferencia, aunque no refirió ningún problema médico grave. Los investigadores esperaban que la mutación r.50C>A introdujera la secuencia del gen telomérico no canónico TTAGGT en lugar de TTAGGG. Los telómeros de banda ancha contenían un 2,7% de secuencias TTAGGT, mientras que los de los controles constituían un 0,40% (6,0 veces más en banda ancha), y los de los telómeros hijos consistían en un 9,20% de secuencias divergentes, un aumento de 23,0 veces, lo que indica grandes adiciones repetidas divergentes en bacterias. linajes. O procesos de desarrollo mediados por la telomerasa.
El probando tuvo recurrencias legales consistentes (84%), pero su hijo tuvo una frecuencia menor (78%) que los controles. Aproximadamente el 15 % de la fracción de los telómeros no contiene TTAGGT ni secuencias de tipo salvaje, en comparación con investigaciones anteriores que examinaron la composición de los telómeros utilizando datos de WGS. El tejido pulmonar trasplantado incluía la secuencia de telómeros alterada, pero los pulmones del donante de control no. Los resultados de la secuenciación y la hibridación in situ indican que la telomerasa absorbe secuencias residuales en los tejidos adultos.
El modelado estructural ha demostrado que el acoplamiento dG:rC a través de esta nube es más estable energéticamente que el acoplamiento dT:rA. En las células hTERT-RPE, el 36% de las células transfectadas con C50A y el 70% de las células transfectadas con C50/56A mostraron al menos diez focos teloméricos mutantes, con repeticiones TTAGGT contiguas reducidas. La probabilidad de suma práctica por la variación TR en el dominio y su hijo fue del 39% y 28%, respectivamente.
El estudio encontró que los telómeros pueden soportar una cantidad significativa de degeneración, lo que significa que la introducción de secuencias teloméricas no canónicas puede afectar la dinámica de la longitud de los telómeros. La telomerasa que involucra al C50A TR causa una pérdida casi total de RAP debido a una falta de coincidencia entre el telómero mutante naciente y el r.56C TR. La falta de coincidencia se corrige produciendo diferencias C50/56A que mejoran RAP, lo que facilita más activaciones relacionadas con POT1-TPP1. Sin embargo, cuando se sobreexpresan, los TR C50/56A alargan los telómeros al igual que el tipo salvaje. Las secuencias teloméricas mutantes, como POT1ΔOB, pueden evitar que la sheltina inhiba la adición de telomerasa.
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