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Un motor molecular que organiza el genoma en distintos barrios formando bucles de ADN se ha caracterizado por investigadores del MIT y el Instituto Pasteur en Francia.<\/p>\n
En un estudio publicado en 2016, un equipo liderado por Leonid Mirny, profesor de f\u00edsica en el Instituto de Ingenier\u00eda M\u00e9dica y Ciencias del MIT, propuso que los motores moleculares transforman los cromosomas de un estado de tangos en una serie din\u00e1mica de bucles en expansi\u00f3n.<\/p>\n
El proceso, conocido como extrusi\u00f3n de lazo, se piensa para traer los elementos reguladores junto con los genes que controlan.\u00a0El equipo tambi\u00e9n sugiri\u00f3 que el ADN est\u00e1 decorado con barreras – parecidas a las se\u00f1ales de alto – que limitan el proceso de extrusi\u00f3n.<\/p>\n
De esta manera, la extrusi\u00f3n de bucles divide los cromosomas en vecindarios reguladores separados, conocidos como topol\u00f3gicamente asociados a los dominios (TADs).<\/p>\n
Sin embargo, mientras que los investigadores sugirieron que un anillo-como el complejo de la prote\u00edna llamado cohesin era un candidato probable para estos motores moleculares, esto todav\u00eda ten\u00eda que ser probado.<\/p>\n
Ahora, en un art\u00edculo publicado en la revista\u00a0Nature<\/em>\u00a0, un equipo dirigido por Mirny y Francois Spitz en el Instituto Pasteur, han demostrado que cohesin realmente desempe\u00f1a el papel de un motor en el proceso de extrusi\u00f3n de bucles.<\/p>\n“Cada una de estas m\u00e1quinas cae en el ADN y comienza a extruir bucles, pero hay l\u00edmites en el ADN que estos motores no pueden pasar”, dice Mirny.\u00a0“Como resultado de esta actividad motora, el genoma est\u00e1 organizado en muchos bucles din\u00e1micos que no cruzan los l\u00edmites, por lo que el genoma se divide en una serie de barrios”.<\/p>\n
Los investigadores tambi\u00e9n descubrieron que un mecanismo diferente, que no utiliza cohesin, est\u00e1 trabajando organizando regiones activas e inactivas de ADN en compartimentos separados en el n\u00facleo de la c\u00e9lula.<\/p>\n
Para determinar el papel cohesin desempe\u00f1a en la formaci\u00f3n del genoma, el equipo primero suprimi\u00f3 una mol\u00e9cula conocida como Nipbl, que es responsable de la carga cohesin en el ADN.<\/p>\n
A continuaci\u00f3n, se utiliz\u00f3 una t\u00e9cnica experimental conocida como Hi-C, en la que se capturan y secuencian partes del ADN que est\u00e1n cerca unas de otras en el espacio tridimensional, con el fin de medir la frecuencia de interacciones f\u00edsicas entre diferentes puntos a lo largo de los cromosomas.<\/p>\n
Esta t\u00e9cnica, que fue iniciada por Job Dekker, profesor de bioqu\u00edmica y farmacolog\u00eda molecular en el Centro M\u00e9dico de la Universidad de Massachusetts en Worcester, se ha utilizado previamente para demostrar la existencia de TAD.<\/p>\n
El equipo utiliz\u00f3 por primera vez la t\u00e9cnica Hi-C para evaluar la organizaci\u00f3n de los cromosomas antes de extraer la mol\u00e9cula Nipbl de los ratones.\u00a0A continuaci\u00f3n, eliminaron la mol\u00e9cula y realizaron de nuevo la misma medici\u00f3n.<\/p>\n
Encontraron que los barrios hab\u00edan desaparecido virtualmente.<\/p>\n
Sin embargo, la compartimentaci\u00f3n entre regiones activas e inactivas del genoma se hab\u00eda hecho a\u00fan m\u00e1s marcada.<\/p>\n
El equipo cree que los motores cohesin permiten a cada gen llegar a sus elementos reguladores, que controlan si los genes deben ser encendidos o apagados.<\/p>\n
Es m\u00e1s, parece que los motores de cohesin son detenidos por otra prote\u00edna, CTCF, que delimita los l\u00edmites de cada vecindario.\u00a0En un estudio reciente en la revista\u00a0Cell<\/em>\u00a0, el laboratorio Mirny, en colaboraci\u00f3n con investigadores de la Universidad de California en San Francisco y la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts, ha demostrado que si se elimina esta prote\u00edna demarcadora, en un vecindario para hablar con elementos reguladores con los que no deber\u00edan estar hablando en otro barrio, y conducir a una regulaci\u00f3n err\u00f3nea de los genes en la c\u00e9lula.<\/p>\n“Cohesin es central para la regulaci\u00f3n de genes, y enfatizamos que se trata de una funci\u00f3n motora, por lo que no es s\u00f3lo que ellos (genes y sus elementos reguladores) se encuentran en alg\u00fan lugar aleatorio en el espacio, pero fueron reunidos por esta actividad motora, “Dice Mirny.<\/p>\n
Este art\u00edculo proporciona nuevas e importantes perspectivas moleculares sobre los mecanismos por los cuales las c\u00e9lulas doblan sus cromosomas, seg\u00fan Dekker, que no particip\u00f3 en el estudio actual.<\/p>\n
“En este trabajo, los laboratorios Mirny y Spitz combinan modelos de ratones con enfoques gen\u00f3micos para estudiar el plegamiento cromos\u00f3mico para revelar que la m\u00e1quina que carga el complejo de cohesina es cr\u00edtica para la formaci\u00f3n de TAD”, dice Dekker.\u00a0“A partir de este y otro estudio anterior, un mecanismo molecular est\u00e1 entrando en la vista donde TADs forman por cohesin y Nipbl-dependiente de la extrusi\u00f3n de bucles de cromatina, que est\u00e1 bloqueado por sitios vinculados por CTCF”.<\/p>\n
Los investigadores ahora est\u00e1n tratando de caracterizar c\u00f3mo la ausencia del motor molecular afectar\u00eda la regulaci\u00f3n de genes.\u00a0Tambi\u00e9n est\u00e1n llevando a cabo simulaciones por ordenador en un intento de determinar c\u00f3mo la extrusi\u00f3n de bucle basado en cohesina tiene lugar al mismo tiempo que el genoma est\u00e1 experimentando el proceso independiente de segregaci\u00f3n en compartimientos activos e inactivos.<\/p>\n
“Es como dos pianistas tocando en el mismo piano”, dice Nezar Abdennur, un estudiante de doctorado en el laboratorio de Mirny, que particip\u00f3 en el estudio junto a su compa\u00f1ero de doctorado Anton Goloborodko.\u00a0“Interfieren y ponen restricciones el uno al otro, pero juntos pueden producir una hermosa pieza de m\u00fasica”.<\/p>\n
Abdennur y Goloborodko son co-primeros autores del documento, junto con Wibke Schwarzer de EMBL.\u00a0La investigaci\u00f3n fue apoyada, en parte, por los Institutos Nacionales de la Salud, la Fundaci\u00f3n Nacional de la Ciencia y el Fondo MIT-France MISTI.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Fuente:<\/strong> MIT<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Los modelos computarizados de cromosomas y los mapas experimentales Hi-C mostrados a continuaci\u00f3n revelan el papel central de la cohesina en doblar el genoma en dominios distintos (destacados en azul, verde y rosa).\u00a0Cuando la cohesina se agota experimentalmente y en simulaciones, los dominios se despliegan y se mezclan (a la derecha).<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":7254,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[56],"tags":[],"class_list":["post-7253","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia"],"yoast_head":"\n
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