Introducción:
Bienvenidos al Instituto Salk Donde comienzan las curas podcast, donde los científicos hablan sobre descubrimientos revolucionarios con sus anfitriones, Allie Akmal y Brittany Fair.

Allie Akmal:
Estoy aquí con la profesora asociada Julie Law, quien es miembro de la facultad de biología vegetal de Salk. Ella estudia cómo las etiquetas químicas en el ADN influyen en cómo la maquinaria de la célula puede acceder a los genes. Aunque el ADN de una planta o animal no cambia durante su vida, estas modificaciones químicas sí cambian permitiendo que el organismo se adapte a las situaciones sin cambiar su ADN fundamental. Julie Law, bienvenido a Donde comienzan las curas.

julia ley:
Excelente. Muchas gracias Allie por esa muy buena introducción. Estoy súper feliz de estar aquí hoy.

Allie Akmal:
Estudias las modificaciones químicas del código genético, que se conocen como modificaciones epigenéticas. Y esto incluye la adición de etiquetas químicas llamadas grupos metilo al ADN, que son como notas adhesivas pegadas al ADN que indican qué genes deben activarse o desactivarse. Pero antes de todo esto, obtuviste una licenciatura en bioquímica y biofísica, y luego un doctorado en bioquímica estudiando parásitos. ¿Hay un hilo común en todo esto?

julia ley:
Ha habido un tema muy común a lo largo de toda la investigación, y mi interés realmente comenzó tratando de comprender las funciones que desempeñan los ARN en la regulación de diversos procesos biológicos.

Allie Akmal:
¿Y los ARN son como el primo del ADN?

julia ley:
Exactamente. Así que existe este dogma central sobre el flujo de información. Toda la información está cableada en el código de ADN y luego tiene que ser traducida a otros idiomas para que la maquinaria celular entienda y use esas instrucciones. Y el ARN es uno de esos pasos intermedios de traducción.

Narración:
En otras palabras, las instrucciones genéticas codificadas en el ADN se copian en el ARN, que luego se envía a las fábricas de proteínas de las células para guiar el ensamblaje de las proteínas. Es como escanear una receta favorita de cupcakes de un libro de cocina y enviársela por correo electrónico a un amigo que luego hace cupcakes en su propia cocina. El libro es ADN, esta copia es ARN y los cupcakes son las proteínas.

julia ley:
Entonces, originalmente, los ARN eran solo una especie de intermediario entre el ADN y la maquinaria, luego, en el transcurso de muchas, muchas décadas y mucha investigación, se ha dado cuenta de que el ARN desempeña un papel realmente fundamental en un conjunto diverso de procesos fuera de eso. traducción inicial de la información. Así que sí, comprender cómo se pueden usar esos ARN para otros procesos además de traducir información directamente del ADN es algo que me ha interesado durante mucho tiempo. Entonces, como estudiante de posgrado, estudié cómo los ARN pequeños pueden guiar la edición de las transcripciones mitocondriales, lo cual es un paso importante para garantizar que las proteínas mitocondriales puedan fabricarse y funcionar correctamente.

Allie Akmal:
¿Y las mitocondrias son una especie de centrales eléctricas de la célula? ¿Está bien?

julia ley:
Exactamente. Y lo interesante de estos ARN es que en realidad guían la secuencia de los ARN mitocondriales para que puedan ser traducidos correctamente por la nueva maquinaria celular en proteínas. Entonces, esta información de la secuencia de ARN jugó un papel muy importante para garantizar que las mitocondrias funcionen correctamente.

Allie Akmal:
Bueno. Entonces, ¿los pasos en el proceso que ayudan al organismo a obtener energía no estaban funcionando correctamente?

julia ley:
Correcto.

Allie Akmal:
Bueno. Así que ese fue tu trabajo de graduación, entonces ¿qué pasó después?

julia ley:
Al final de mi trabajo de posgrado, estaba realmente interesado en tratar de comprender los diferentes procesos en los que los ARN pequeños podrían guiar las modificaciones, así que pasé de los ARN que guían las modificaciones a otros ARN, a los ARN que guían las modificaciones en el ADN.

Allie Akmal:
Ah, vale.

julia ley:
Entonces, el proceso que terminé estudiando como posdoctorado fue cómo los ARN pequeños pueden guiar la metilación del ADN hacia regiones específicas del genoma.

Allie Akmal:
Y si lo entiendo correctamente, está diciendo que estos ARN, que normalmente en nuestro sentido de la biología de la escuela secundaria son en lo que se copia el ADN y luego se usa para hacer proteínas, está diciendo que estas transcripciones de ARN en realidad están llegando volver a influir en el ADN?

julia ley:
Exactamente. Entonces, en lugar de solo tener este tipo de papel intermedio, algunos tipos de ARN tienen una especie de vida muy separada de ese dogma central. Y en cambio, están volviendo e interactuando con el ADN y regulando cómo se usa ese ADN.

Narración:
Entonces, para entender lo sorprendente que es esto, en nuestra analogía con los cupcakes, esto es como si la receta regresara y, o bien abriera el libro de cocina en una página determinada, o bien restringiera el acceso a ciertas páginas del libro de cocina.

Allie Akmal:
Y la regulación del ADN es realmente importante porque creemos que este es nuestro código inmutable, pero cada célula de su cuerpo o cada célula de una planta tiene el mismo ADN. Y así, regular qué genes están activados o desactivados es cómo tienes diferentes tipos de células. ¿Bien?

julia ley:
Exactamente. Así que me gusta pensar en ello como un Elige tu propia aventura [libro], donde tienes todo tu genoma y luego, a medida que avanzas en el curso de los desarrollos, se toman decisiones sobre dónde se van a establecer estas diferentes modificaciones, y eso afecta la trayectoria de una célula. Al igual que cuando tienes un Elige tu propia aventura libro, cuando estás decidiendo a qué página ir, estás siguiendo un camino de un solo sentido.

Allie Akmal:
Esa es una gran analogía. ¿Cómo terminaste eligiendo hacer este trabajo en plantas? ¿Por qué las plantas fueron particularmente buenas para estudiar estos procesos?

julia ley:
Sí. La metilación del ADN y una amplia variedad de modificaciones diferentes a las proteínas que empaquetan el ADN, llamadas histonas, están altamente conservadas en una amplia gama de organismos eucariotas.

Narración:
En biología, decir que algo está altamente conservado indica que es importante porque la evolución lo ha mantenido en muchos tipos diferentes de organismos a lo largo del tiempo. En otras palabras, las etiquetas de metilo de ADN y las proteínas de empaque son muy importantes para la vida.

julia ley:
Entonces, es una gran pregunta de por qué estudiar esto en las plantas, ¿por qué no estudiarlo en otros sistemas? La fuerza es varias veces. La primera es que puedes obtener mutantes genéticos viables y eso te permite manipular el proceso. Para que puedas descubrir cuando modificas esto, qué es lo que sale mal. En el contexto de un organismo vivo viable, que se desarrolla más o menos normalmente. Y esta es una situación muy diferente a la de los sistemas de mamíferos, donde perturbaciones análogas conducen a la letalidad embrionaria oa defectos de desarrollo muy severos, lo que dificulta comprender cuál es la causa y la consecuencia de cosas particulares. ¿Es el defecto en el desarrollo, o es el defecto en las modificaciones?

Eso es algo que hace que las plantas sean un buen sistema para estudiar. Porque puedes hacer perturbaciones muy grandes y estudiar sus efectos, independientemente de los defectos en el desarrollo. Y otra razón por la que las plantas son un gran sistema para esto es que tienen una vida útil muy corta que nos permite ver las cosas a lo largo de múltiples generaciones y una gran cantidad de recursos genéticos. Entonces, podemos, por ejemplo, introducir cosas nuevas en el genoma de la planta o eliminar cosas del genoma de la planta y comprender cómo eso afecta el proceso.

Allie Akmal:
Pero los procesos son muy similares en células vegetales y células animales, ¿verdad? Entonces, podrías encontrar relevancia para las células animales al estudiar las células vegetales.

julia ley:
Sí. Hay muchos conjuntos de maquinaria muy compartidos y procesos muy compartidos. Se ha demostrado ahora que varios de los primeros descubrimientos seminales de las plantas son muy similares en los sistemas de los mamíferos. Y así, la información generada en la comunidad de biología vegetal realmente ha ayudado a informar y acelerar los estudios en otros sistemas.

Allie Akmal:
Guau, eso es realmente genial. Y haces tu trabajo en la planta modelo Arabidopsis thaliana, ¿está bien?

julia ley:
Correcto.

Allie Akmal:
Y si puede explicarnos qué es una planta modelo y por qué esta en particular es tan buena.

julia ley:
Sí. Así que muchas áreas de la ciencia usan sistemas modelo por una variedad de razones diferentes. La mayoría de las veces se debe a la organización más simple del organismo. Por ejemplo, un árbol del que podemos o no saber mucho. Sabemos mucho sobre el Arabidopsis modelo. En primer lugar, su ciclo de vida es muy corto, lo que nos permite hacer descubrimientos más rápidos. Y luego, desde el principio, hubo muchos esfuerzos de la comunidad para construir recursos. Sabemos mucho sobre la secuencia del genoma, y ​​ahora sabemos información sobre cómo los genomas incluso varían en diferentes ubicaciones geográficas y cómo se configuran los diferentes patrones de marcas de cromatina en diferentes etapas.

Allie Akmal:
Eso es realmente interesante. ¿Cuáles son algunas de las grandes preguntas que está tratando de responder en su trabajo?

julia ley:
Algunas de las preguntas que estamos tratando de responder están relacionadas con cómo se genera la diversidad en estos patrones de modificaciones del ADN. Por lo tanto, introdujo maravillosamente esta idea de que diferentes células o diferentes tipos de células pueden tener diferentes patrones de metilación. Esto está muy bien caracterizado en los sistemas de mamíferos y también en algunas especies de plantas diferentes, pero se comprende muy poco cómo se genera esa diversidad, porque no quieres cambiar los patrones de metilación del ADN cada vez que te divides. No querrá retroceder en su Elige tu propia aventura [libro].

Allie Akmal:
Bueno. Mm-hmm (afirmativo). Así que eso establece esta pregunta. Si siempre está copiando la misma información de la generación anterior en la nueva célula, entonces, ¿cómo es que cuando mira a través de un organismo dado, realmente ve diversidad en estos patrones? ¿Y esta diversidad es algo que puedes ver con tus ojos si miras un montón de plantas?

julia ley:
Por ejemplo, hay casos en nuestro modelo de planta Arabidopsis, donde si tiene un cambio no en la secuencia de ADN, sino solo en el patrón de donde está la metilación, puede hacer que la flor tenga un desarrollo retrasado. Así que esperará más tiempo antes de hacer flores.

Allie Akmal:
En Salk, una de las cosas en las que está trabajando es la Iniciativa de Aprovechamiento de Plantas. ¿Puedes hablar un poco sobre eso primero, qué es y luego tal vez cómo encaja tu trabajo en la Iniciativa de Aprovechamiento de Plantas?

julia ley:
La Iniciativa de Aprovechamiento de Plantas involucra a todo el cuerpo docente de biología vegetal de Salk, y hemos unido nuestra experiencia colectiva para tratar de abordar un problema de importancia mundial, que por supuesto es el cambio climático. Y entonces, esta iniciativa tiene el objetivo principal de tratar de utilizar las plantas y la biología de las plantas como una forma de extraer CO2 de la atmósfera y ayudar a mitigar el cambio climático. Entonces, los objetivos principales que tenemos en la iniciativa, o uno de los objetivos principales, es utilizar nuestra experiencia en biología vegetal para diseñar cultivos en hileras y de cobertura para almacenar más carbono en el suelo. Y la estrategia que estamos tomando es tratar de diseñar o criar versiones de plantas que en realidad toman el CO2 de la atmósfera durante el proceso normal de la fotosíntesis, toman el carbono de ese CO2 y lo usan para construir la biomasa de la planta.

Allie Akmal:
Mm-hmm (afirmativo). Bueno.

julia ley:
Al final de la temporada de crecimiento, por supuesto, gran parte de ese carbono se vuelve a liberar a la atmósfera como CO2 por la actividad de los microbios y este tipo de cosas cuando la planta se está descomponiendo. Pero algunos de esos carbonos pueden almacenarse en moléculas que no se descomponen fácilmente y, de esa manera, pueden permanecer en el suelo durante largos períodos de tiempo. Entonces, en el transcurso de muchos ciclos de crecimiento, puede atrapar carbono y moléculas más estables en el suelo. Y así, ese es el objetivo general.

Allie Akmal:
Bueno. Y entonces, ¿cómo encaja su investigación en este objetivo?

julia ley:
Sí, entonces los aspectos de mi investigación que están más estrechamente alineados con esta iniciativa son la comprensión de la regulación génica. Entonces, si queremos identificar o generar plantas que puedan transportar más carbono a estas moléculas de almacenamiento de carbono de vida muy larga, podemos llamarlas, no quieren tener que recrear la rueda. No querrá tener que diseñar cada paso del proceso, desde la absorción del CO2 hasta la generación de esta molécula rica en carbono. Lo que quieres hacer es entender cómo la planta normalmente enciende la maquinaria necesaria para hacer ese proceso. Y así, sobre la base de nuestra comprensión de la regulación de genes y los procesos de regulación de genes en diferentes tipos de células, estamos tratando de aprovechar esa información para comprender cómo las plantas normalmente generan estas moléculas, y luego aumentar el proceso y lograr que hagan más. así como hacer que reasignen esas moléculas a las partes de la planta que nos interesan.

Allie Akmal:
Entonces, ¿básicamente desea aumentar su capacidad para bloquear el carbono en estas formas que no se degradan tan fácilmente?

julia ley:
Exactamente.

Allie Akmal:
Bueno. Muy genial. Cambiando de marcha, un poco. ¿Qué te trajo a Salk?

julia ley:
Salk es un lugar realmente especial en muchos niveles. Para mí, uno de los grandes puntos de atracción fue la fortaleza tanto del programa de biología vegetal como del programa que estudia la epigenética de la regulación genética. Hay muchos lugares que están estudiando de forma independiente esos procesos, pero muy pocos que reúnen un conjunto diverso de estudios de especies y organismos relacionados con esos procesos. Así que fue realmente una oportunidad única para unirse a un instituto de biología vegetal de renombre mundial, pero también estar rodeado de personas que estudian el papel de la epigenética en el cáncer y los roles de la estructura del genoma en la estabilidad del genoma. Realmente me atrajo esta idea de que estudiar procesos desde diferentes ángulos y en diferentes organismos realmente puede brindar una gran perspectiva sobre la ciencia, tener un lugar que valora ese tipo de diversidad fue realmente atractivo para mí.

Allie Akmal:
¿Y encuentra que está teniendo ese tipo de conversaciones entre especies o entre disciplinas con la gente ahora que está en Salk?

julia ley:
Oh sí. Todo el tiempo.

Narración:
Un poco de travesuras entre especies en las que se metió el laboratorio de Law fue ver si una célula animal podía producir proteínas vegetales. Le pregunté sobre eso aquí.

Allie Akmal:
Qué estabas intentando hacer? Sólo ver si era posible?

julia ley:
Oh, ciertamente era posible. Queríamos saber si una proteína que encontramos en cierta cosa en las plantas lo era, si esa función se conservó a lo largo de la evolución. Entonces, después de descubrir que una proteína en particular estaba involucrada en una respuesta de señalización en las plantas, queríamos saber si realmente podría recapitular parte de ese proceso de señalización en las células de mamíferos.

Allie Akmal:
¡Guau! Entonces, ¿tenía esta proteína que estaba involucrada en un proceso de comunicación en las plantas y quería ver si tenía la misma función en las células animales?

julia ley:
Correcto.

Allie Akmal:
¿Y encontraste que lo hizo?

julia ley:
No lo hicimos… pero fue un experimento divertido [risa].

Allie Akmal:
¿Siempre te interesó la ciencia?

julia ley:
Siempre me interesaron las ciencias y las matemáticas, y las ciencias en general, pero realmente no fue hasta el final de la universidad que me di cuenta de que podías trabajar en un laboratorio de investigación, hacer nuevos descubrimientos y recibir un pago por ello. Tuve la experiencia de saber que las personas trabajaban en laboratorios, por ejemplo en hospitales, pero la idea de que había todo este motor de investigación de ciencia básica alimentando eso, estaba oculta para mí.

Allie Akmal:
¿Cómo tropezaste al descubrir eso?

julia ley:
Cuando estaba, desde mi segundo o tercer año en la universidad, tuve la oportunidad de hacer una pasantía de verano investigando en un laboratorio, y eso me abrió la mente a todas estas posibilidades diferentes. Y, de hecho, eso fue lo que me convenció de cambiar de premedicina a la carrera de bioquímica y biofísica.

Allie Akmal:
¡Que interesante! ¿Sientes que esa fue absolutamente la decisión correcta para ti?

julia ley:
Oh sí. Realmente me encantó Fui adicto al laboratorio desde el principio.

Allie Akmal:
¿Fue la investigación en sí misma, fue el compañerismo o muchos laboratorios son como una familia?

julia ley:
Creo que fue el ambiente familiar del laboratorio seguro. Como estudiante universitario, cuando me enamoré de la ciencia, como probablemente mucha gente, mis experimentos en realidad no funcionaron. Me presentaron el proceso y la idea en el espacio intelectual, pero lo que realmente estaba tratando de hacer no funcionó. Así que supongo que era una buena señal que, aunque todos mis experimentos estaban fallando, aún me encantaba trabajar en el laboratorio.

Allie Akmal:
[risa] Y esa es una lección realmente importante en ciencia. ¿Bien? La mayoría de sus experimentos probablemente no van a funcionar.

julia ley:
Una vez que has aprendido algo, ya sea que funcione o no, es como el experimento perfecto. Haces algo y si funciona, te dice algo, si no funciona, te dice algo también.

Allie Akmal:
Entonces, ¿es un ganar-ganar?

julia ley:
Mm-hmm (afirmativo).

Allie Akmal:
¿Qué tipo de cosas le gusta hacer fuera del trabajo?

julia ley:
Me gusta el aire libre. Crecí acampando y andando en motocicleta y—

Allie Akmal:
¡Oh wow!

julia ley:
Un montón de deportes. Ahora no hago tantas de esas cosas, pero todavía me gusta caminar y estar al aire libre.

Allie Akmal:
¿Condujiste tu motocicleta fuera de la carretera?

julia ley:
Sí, todoterreno.

Allie Akmal:
¡Oh, vaya! Bueno. Eso suena muy aventurero.

julia ley:
Sí. Supongo que crecí haciéndolo, así que no pensé que fuera tan aventurero, pero sí. Ahora, mirando hacia atrás, creo que fue bastante divertido.

Allie Akmal:
¿Tuviste algún derrame grave?

julia ley:
Oh si por supuesto. Sí. Me encontré con un árbol una vez con mucha gente mirando. Así que eso fue bastante vergonzoso.

Allie Akmal:
[risa] Oh, no. ¿Qué te hace despertar por la mañana con ganas de entrar al laboratorio o qué te dificulta dormir por la noche?

julia ley:
Sí. Ojalá pudiera emocionarme por venir al laboratorio ahora mismo [risa]. Es como si todos estuviéramos atrapados en este modo de interacción restringida. Antes de trabajar desde casa, solo creo que entrar, ver lo que está haciendo la gente, ver lo que traerá el día, siempre fue bastante emocionante. Y luego mantenerse despierto por la noche: las cosas habituales, sacar todos sus documentos y obtener todos sus fondos y preparar todas sus presentaciones. Hay una lista interminable de cosas por hacer que son necesarias para hacer avanzar la ciencia, y nunca hay suficientes horas en el día para hacer todo lo que quieres.

Allie Akmal:
Pero, ¿aún recomendarías una carrera en ciencias a las personas?

julia ley:
Oh sí. Me encanta. Estas son cosas que te mantienen despierto, pero no porque sean cosas malas, simplemente porque hay tantas cosas que hacer que siempre tienes una lista actualizada en tu mente de todas las cosas a las que quieres llegar.

Allie Akmal:
Y una cosa que se me ocurre es que las mujeres no están subrepresentadas en biología, pero tienes este tipo de experiencia en matemáticas, física y biología, lo cual es un poco más inusual. Entonces, ¿tiene algún consejo para las mujeres interesadas en la ciencia y tal vez en algunas de las ciencias “más duras” como la física?

julia ley:
Sí. Para mí, siempre me gustó. Siempre me atrajo. Y luego, pensando en retrospectiva, no creo que hubiera ningún curso en el que yo fuera la única mujer en el curso, pero ciertamente éramos una minoría. Pero simplemente animaría a la gente a seguir tu pasión. Si realmente te interesa, no dejes que la gente te convenza de que no puedes hacerlo o que no deberías hacerlo. Sigue tus pasiones.

Allie Akmal:
Bueno, esas suenan como muy buenas palabras para terminar. Muchas gracias por acompañarnos hoy.

julia ley:
Muchas gracias, Allie.

Finalizando:
Únase a nosotros la próxima vez para obtener más ciencia Salk de vanguardia. En Salk, científicos de renombre mundial trabajan juntos para explorar ideas grandes y audaces, desde el cáncer hasta el Alzheimer, desde el envejecimiento hasta el cambio climático. Donde comienzan las curas es una producción de la Oficina de Comunicaciones del Instituto Salk. Para obtener más información sobre la investigación discutida hoy, visite salk.edu/podcast.