You are here

    • You are here:
    • Home > A study describes the dynamics of chromatin during organ and tissue regeneration

A study describes the dynamics of chromatin during organ and tissue regeneration

NEWS

04
Dec
Tue, 04/12/2018 - 17:33

A study describes the dynamics of chromatin during organ and tissue regeneration

Researchers discover the genes and regulatory elements of their expression that are required during the process of tissue and organ regeneration in the fruit fly. The article appears highlighted in the cover of the Genome Research journal in December.

EN ESPAÑOL - EN CATALÀ

Researchers in Barcelona, who conducted the analysis with Drosphila melanogaster, discovered a group of genes involved in regeneration and which are kept in different species. The study appears highlighted on the cover of the journal Genome Research.

Researchers have described the genes and regulatory elements of their expression that are required during the process of tissue and organ regeneration. The study,  which appears on the cover of the prestigious journal Genome Research, combines the classic genetic analysis with the new study techniques for chromatin through next-generation sequencing, provides with a new perspective in the field of regenerative medicine.

Participants in the study are Elena Vizcaya-Molina (UB) and Cecilia C Klein (CRG-UB), co-first authors of the article, which has been led by Montserrat Corominas (UB). CRG group leader Roderic Guigó (CRG, Pompeu Fabra University) and researchers Florenci Serras (UB) and Rakesh K. Mishra (CCMB, Hyderabad, India) also co-authored the paper.

Regeneration genes

In this article, the authors analysed the transcriptome of imaginal disks in the Drosophila melanogaster’s wing in different regeneration time periods. Through the analysis of massive RNA sequencing, they identified those genes that are differentially expressed during the process. Also, they saw that more than 30 % of these genes are located in gene clusters. Thanks to the comparative analysis conducted on other species (mice and zebra fish), the authors discovered a group of genes involved in regeneration and which are conserved in all those species. “Knowing which genes these organisms –which are able to regenerate- have in common can help us understand what is necessary to activate this process in organisms with more limited regenerative skills, such as humans”, notes Elena Vizcaya-Molina.

“This study shows the growing importance of omics and bioinformatics to understand basic biological processes”, notes the postdoc CRG researcher and UB lecturer, Cecilia Klein. The combination of new sequencing techniques and bioinformatics analysis with the experimental study allows researchers to progress regarding the understanding of gene regulation, in this case, regeneration.

Regulatory elements in regeneration

In this study, researchers also found out for the first time, three kinds of regulatory elements that are related to regeneration: those that increase their activity during regeneration, those that are reused from other development stages or other tissues, and last, a group of unique elements in regeneration. “These regulartory elements are DNA sequences able to lead and shape the gene expression”, says Elena Vizcaya. Also, the authors found that these elements could be activated by some conserved genes among species (fly, mouse and zebra fish). “The ectopic activation of specific regulatory elements of regeneration could be a key tool to boost the organs’ regenerative ability that are not able to regenerate”, concludes th expert Montserrat Corominas.

Flies as model animal in regeneration

Regeneration has been of great interest since ancient times, as seen in Greek mythology legends, for instance. However, the regenerative ability of Drosophila melanogaster, known as fruit fly, was not discovered until the forties, when it was found out by one of the fathers of regenerative medicine. Thomas Morgan saw the fly’s imaginal disks (primordial in adults’ cuticular structures) were able to regenerate after being broken. It’s been some years the fly is regarded as a model to study regeneration.

 

Reference article: Vizcaya-Molina E, Klein CC, Mishra RK, Serras F, Guigo R, Corominas M. 2018.”Damage responsive elements in Drosophila regeneration”. November 20, 2018. Doi: 10.1101/gr.233098.117


EN ESPAÑOL

Un estudio describe la dinámica de la cromatina durante la regeneración de órganos y tejidos

Investigadoras en Barcelona han descubierto un grupo de genes involucrados en la regeneración y conservados en distintas especies. El trabajo aparece destacado en la portada de la prestigiosa revista Genome Research.

Un equipo de científicas ha descrito tanto los genes requeridos en el proceso de regeneración de órganos y tejidos como los elementos reguladores de su expresión. El estudio, que ha sido portada de la prestigiosa revista Genome Research, combina los análisis genéticos clásicos con nuevas técnicas de estudio de la cromatina mediante secuenciación de alto rendimiento, aportando así una nueva perspectiva al campo de la medicina regenerativa.

En la investigación han participado Elena Vizcaya Molina (UB) y Cecilia Klein (CRG,UB), primeras firmantes del artículo, que ha sido liderado por Montserrat Corominas (UB). También han colaborado los investigadores Roderic Guigó (CRG), Florenci Serras (UB) y Rakesh K. Mishra (CCMB, Hyderabad, India).

Los genes de la regeneración

En este artículo, los autores han analizado el transcriptoma del disco imaginal del ala de la mosca Drosophila melanogaster en distintos tiempos de regeneración. Mediante el análisis de secuenciación masiva de ARN (RNA-seq), han identificado los genes que se expresan diferencialmente durante el proceso. Además, han observado que más de un 30 % de dichos genes se encuentran localizados en complejos génicos (gene clusters). Gracias al análisis comparativo con otras especies (ratón y pez cebra), los autores también han descubierto un grupo de genes involucrados en la regeneración y conservados en todas ellas. «Conocer qué genes tienen en común organismos capaces de regeneración nos puede ayudar a entender qué es necesario para activar este proceso en organismos con capacidades regenerativas más restringidas, como los humanos», comenta Elena Vizcaya Molina.

«Este trabajo demuestra la creciente importancia de las ciencias ómicas y de la bioinformática para entender procesos biológicos básicos», afirma la investigadora posdoctoral del CRG y profesora de la UB Cecilia Klein. La combinación de nuevas técnicas de secuenciación y de análisis bioinformático con el trabajo experimental permite avanzar en la comprensión de la regulación de los genes, en este caso, de la regeneración.

Los elementos reguladores de la regeneración

En este trabajo los autores también han descubierto, y por primera vez, tres tipos diferentes de elementos reguladores relacionados con la regeneración: los que incrementan su actividad durante el proceso, los que son reutilizados en otros estadios del desarrollo o en otros tejidos y, finalmente, un grupo de elementos que son exclusivos de la regeneración. «Estos elementos reguladores son secuencias de ADN capaces de dirigir y modular la expresión de los genes», nos cuenta Vizcaya Molina. Además, los autores han descubierto que estos elementos pueden ser activados por algunos de los genes conservados en todas las especies estudiadas (mosca, ratón y pez cebra). «La activación ectópica de elementos reguladores específicos de la regeneración podría ser una herramienta clave para estimular la capacidad regenerativa de órganos que, en principio, son incapaces de regenerarse», concluye la experta Montserrat Corominas.

Las moscas como animal modelo de la regeneración

La regeneración ha despertado la curiosidad del ser humano desde la antigüedad, como así lo demuestran algunas leyendas de la mitología griega, por ejemplo. Sin embargo, la capacidad regenerativa de la Drosophila melanogaster, más conocida como mosca de la fruta o del vinagre, no fue descubierta hasta los años 40 por uno de los padres de la medicina regenerativa: Thomas Morgan observó que los discos imaginales de la mosca —primordios de las estructuras cuticulares del adulto— eran capaces de regenerarse después de fragmentarlos. Desde hace algunos años, la mosca se considera también como un buen modelo para el estudio de la regeneración.

Artículo de referencia: Vizcaya-Molina, E.; Klein, C. C.; Mishra, R. K.; Serras, F.; Guigo, R.; Corominas, M. «Damage responsive elements in Drosophila regeneration». Genome Research, 20 de noviembre de 2018. Doi: 10.1101/gr.233098.117


 

EN CATALÀ

Un estudi descriu la dinàmica de la cromatina durant la regeneració d’òrgans i teixits

Investigadores a Barcelona han descobert un grup de gens involucrats en la regeneració que es troben conservats en diferents espècies. El treball apareix destacat en la portada de la prestigiosa revista Genome Research.

Un equip de científiques a Barcelona ha descrit tant els gens com els elements reguladors de la seva expressió requerits durant el procés de regeneració d’òrgans i teixits. L’estudi, que ha estat portada de la prestigiosa revista Genome Research, combina les anàlisis genètiques clàssiques amb noves tècniques d’estudi de la cromatina  mitjançant seqüenciació d’alt rendiment, aportant així, una nova perspectiva al camp de la medicina regenerativa.

En la investigació hi han participat l’Elena Vizcaya-Molina (UB) i la Cecilia C Klein (CRG, UB), primeres signants de l’article, i ha estat liderat per la Montserrat Corominas (UB). També hi han col·laborat els investigadors Roderic Guigó (CRG), Florenci Serras (UB) i Rakesh K. Mishra (CCMB, Hyderabad, Índia).

Els gens de la regeneració

En aquest article, els autors han analitzat el transcriptoma del disc imaginal de l’ala de la mosca Drosophila melanogaster en diferents temps de la regeneració. Mitjançant l’anàlisi de seqüenciació massiva d’ARN (RNA-seq) han identificat els gens que s’expressen diferencialment durant el procés. A més, han observat que més d’un 30% d’aquests gens es troben localitzats en clusters genòmics. Gràcies a l’anàlisi comparativa amb altres espècies (ratolí i peix zebra), els autors també han descobert un grup de gens involucrats a la regeneració i conservats entre totes aquestes espècies. “Conèixer quins gens hi ha en comú en organismes capaços de regenerar ens pot ajudar a entendre què és necessari per activar la regeneració en organismes amb capacitats regeneratives més restringides, com ara els humans” comenta Elena Vizcaya-Molina.

“Aquest treball demostra la importància creixent de les ciències “òmiques” i de la bioinformàtica per tal d’entendre processos biològics bàsics”, afirma la investigadora postdoctoral del CRG i professora de la UB, Cecilia Klein. La combinació de noves tècniques de seqüenciació i d’anàlisi bioinformàtica amb el treball experimental permet avançar en la comprensió de la regulació dels gens, en aquest cas, de la regeneració.

Els elements reguladors de la regeneració

En aquest treball els autors també han descobert, i per primera vegada, tres tipus diferents d’elements reguladors relacionats amb la regeneració: els que incrementen la seva activitat durant la regeneració, els que són reutilitzats d’altres estadis del desenvolupament o d’altres teixits i, finalment, un grup d’elements que són exclusius de la regeneració. “Aquests elements reguladors són seqüències de DNA capaces de dirigir i modular l’expressió dels gens” ens explica l’Elena. A més, els autors han descobert que aquests elements poden ser activats per alguns dels gens conservats entre totes les espècies (mosca, ratolí i peix zebra). “L’activació ectòpica d’elements reguladors específics de la regeneració podria ser una eina clau per estimular la capacitat regenerativa d’òrgans que, en principi, són incapaços de regenerar” conclou la professora Montserrat Corominas.

Les mosques com a animal model de la regeneració

La regeneració ha despertat la curiositat de l'ésser humà des de l’antiguitat, com així ho mostren algunes llegendes de la mitologia grega, per exemple. No obstant, la capacitat regenerativa de la Drosophila melanogaster, més coneguda com la mosca de la fruita o del vinagre, no va ser descoberta fins als anys 40 per un dels pares del que avui coneixem com a medicina regenerativa. Thomas Morgan va observar que els discos imaginals de la mosca (primordis de les estructures cuticulars de l’adult) eren capaços de regenerar després de fragmentar-los. Des de fa alguns anys la mosca és considerada també com a un  bon model per a l’estudi de la regeneració.

 

Article de referència: Vizcaya-Molina E, Klein CC, Mishra RK, Serras F, Guigo R, Corominas M. Damage responsive elements in Drosophila regeneration. Genome Res. 28:1-16, Desembre 2018. Doi: 10.1101/gr.233098.117