Los cromosomas se unen entre sí para coordinarse mejor

Noticia inédita: los cromosomas se agrupan para una mejor regulación y una mejor coordinación de la actividad de sus genes. Una alteración al nivel de las pelotas así formadas pueden perturbar la expresión génica. La genética tiene todavía mucho que enseñarnos…

Descubiertos en 1882 por Walther Flemming, los cromosomas, el soporte de la información genética, continúan revelando sus secretos 130 años después. Como prueba, el equipo de Edith Heard Laboratorio de Genética y Biología del Desarrollo (Institut Curie / CNRS / INSERM) en colaboración con el equipo de investigación de de Job Dekker (Universidad de Massachusetts Medical School, Worcester, EE.UU.) saca a la luz una nueva forma de organización de las varillas de ADN que se encuentran en el núcleo de las células. Los cromosomas forman una sucesión de bolas en la que varios genes que se agrupan y se pueden regular de manera coordinada durante el desarrollo. Claramente, estas bolas aíslan a los grupos de genes implicados de manera concertada durante las etapas críticas del desarrollo embrionario, sino también en la edad adulta. La publicación Nature presentó estos trabajos innovadores el 11 de abril de 2012.

El soporte del material genético, los cromosomas, están confinados en un espacio de unos pocos micrómetros, desplegados pueden llegar a tener la longitud de un brazo. Si comparamos el núcleo de una célula con una pelota de tenis, un cromosoma mediría 5 km. Y no hay uno solo. En los seres humanos, por ejemplo, tenemos 23 pares en cada núcleo de la célula. Se compactan, se entrelazan veces, y se entremezclan en el corazón del núcleo.

Los cromosomas se reorganizan

Entonces los cromosomas, ¿son un plato de espaguetis en el núcleo de la célula? “No del todo“, dijo Elphège Nora, investigadora post-doctoral en el Instituto Curie ha hecho este trabajo. “Los cromosomas tienen una organización espacial real y es esencial para su funcionamiento“.

El equipo de Edith Heard, dependiente del CNRS (el equivalente al CSIC en Francia) en el Laboratorio de Genética y Biología del Desarrollo (Institut Curie / CNRS / INSERM) en colaboración con el equipo de Job Dekker (University of Massachusetts Medical School, Worcester, EE.UU.) descubrieron recientemente una nueva forma de organización espacial. “Los cromosomas forman una sucesión de glóbulos, una especie de bolas que tienen un tamaño de entre 100000 pares de bases y un millón de pares de bases“, afirma la investigadora. Como recordatorio, el par de bases (abreviado por el famoso A, C, G, T) es la unidad del genoma y un cromosoma puede, en los seres humanos, medir más de un centenar de millones de bases.

Edith Heard

Edith Heard ha dirigido el estudio, que aporta nuevas ideas que podrían ayudarnos a comprender cómo se organizan los cromosomas. © Noak / Le Bar Floreal / Institut Curie

La gran noticia es que esta organización espacial refleja la organización funcional del cromosoma“, añadió Edith Heard. Esta organización permite reagrupar en un mismo glóbulo o pelota hasta una docena de genes, incluso más. También en estos gránulos se encuentran lo que denominamos secuencias reguladoras, que pueden controlar – tales como interruptores – la actividad de los genes con los que físicamente está en contacto. Y compactados juntos en la misma bola cromosómica, un grupo de genes -, aunque se extienden por varios cientos de miles de pares de bases – han compartido las mismas secuencias reguladoras, y su actividad puede contribuir a la coordinación.

Hemos sabido durante décadas que el ADN se enrolla alrededor de los nucleosomas para formar la estructura conocida como el clásico collar de perlas. Nuestro nuevo estudio indica que esta estructura se pliega en una nueva organización en la que varios genes están agrupados en una bola“, dice Job Dekker, co-director del programa de Biología de Sistemas en la Universidad de Massachusetts. “Esta organización de los cromosomas constituye un grado de repliegue hasta ahora desconocido, y creemos que representa un principio fundamental de organización de los genomas“.

Mejor coordinación de la expresión génica

Este descubrimiento arroja luz sobre un elemento desconocido en la genética, es decir, cómo una alteración de un punto sobre el genoma puede alterar la expresión de los genes situados a varias decenas o miles de pares de bases.

Daños en una bola pueden afectar a todos los genes que contiene. Esta organización ayuda a que elementos distantes sean afectados por las mismas influencias. Y en ciertos momentos del desarrollo se hace posible para orquestar finamente la actividad de genes distantes en el cromosoma lineal, pero en realidad están muy cerca en el núcleo de la célula, explica Elphège Nora. “Una sola mutación puede afectar a todo un grupo de genes si afecta a la organización de un cromosoma de estas bolas“.

El núcleo de una célula se llena de genes y la célula es imprescindible para saber cuando activar o desactivarlos“, completa Job Dekker. Mediante la agrupación de genes en las pelotas que los aíslan, la célula ha encontrado una solución para el control de algunos grupos coordinados de genes sin interferir con los demás”.

ADN

Los genes presentes en el mismo cromosoma pero a distancia pueden ser coordinados por una organización espacial hasta ahora desconocida de los bastones de ADN. Hasta entonces, se pensaba que la estructura rugosa de los cromosomas importaba poco, pero que la expresión del gen era dependiente de la presencia de reguladores (activadores o inhibidores). Este punto de vista era sólo parcial. © Zephyris, Wikipedia, creative commons by sa 3.0

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