Una misteriosa proteína hace que el ADN humano adopte diferentes formas

Una misteriosa proteína hace que el ADN humano adopte diferentes formas

Las diferencias entre el ADN humano y el del mosquito no se limitan a la disposici√≥n de las letras en el c√≥digo gen√©tico. Si abri√©ramos una c√©lula humana y una c√©lula de mosquito y mir√°ramos el n√ļcleo de cada una de ellas, ver√≠amos que sus cromosomas est√°n plegados con un tipo de origami gen√©tico muy diferente. Ahora, los investigadores han descubierto c√≥mo doblar un tipo de ADN para que adopte la forma del otro, haciendo que el ADN humano se enrolle como el de un mosquito.

"En el n√ļcleo humano, los cromosomas est√°n agrupados en paquetes ordenados", dijo Claire Hoencamp, candidata al doctorado en biolog√≠a del c√°ncer en la Universidad de √Āmsterdam, en una videollamada mientras arrugaba una hoja de papel. "Pero en el n√ļcleo del mosquito, los cromosomas est√°n doblados por la mitad". Mientras hablaba, dobl√≥ varias hojas de papel por la mitad y las dispuso como si fueran libros en una estanter√≠a, con las p√°ginas hacia fuera.

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Hoencamp estudiaba la condensina II, una prote√≠na que interviene en la divisi√≥n celular. En un experimento, destruy√≥ esta prote√≠na en una c√©lula humana para observar su efecto en el ciclo celular. Como si se tratara de una elaborada coreograf√≠a, los cromosomas de la c√©lula resultante se replegaban. Pero no se replegaron como el ADN de un n√ļcleo humano, sino que se transformaron en su mejor impresi√≥n de las entra√Īas de un n√ļcleo de mosquito.

Mientras tanto, Olga Dudchenko, investigadora postdoctoral del Centro de Arquitectura del Genoma de la Universidad de Baylor (Texas), clasificaba los genomas en función de las estructuras tridimensionales que forman sus cromosomas. Como codirectora de un proyecto multiinstitucional llamado DNA Zoo, observó algunos patrones distintos.

"Esencialmente, podemos clasificar las cosas en dos arquitecturas b√°sicas", dijo, refiri√©ndose a la naturaleza fuertemente enrollada y compartimentada del genoma humano frente a la disposici√≥n m√°s suelta del genoma del mosquito. Independientemente del n√ļmero de especies que examin√≥, los cromosomas adoptaron variaciones de dos formas b√°sicas.

Su investigación sugería que algunos linajes utilizaban una forma y evolucionaban a la segunda y luego, en muchos casos, volvían a evolucionar. Sin embargo, no sabía qué fuerza, si es que había alguna, impulsaba estos cambios.

Al presentar su investigación en una conferencia en Austria, los dos equipos se dieron cuenta de que estaban abordando el mismo problema desde ángulos diferentes. Esencialmente, Hoencamp había encontrado una proteína que pliega los cromosomas, y Dudchenko había observado que el experimento de Hoencamp ocurría de forma natural a través de escalas de tiempo evolutivas.

Después de que decidieran colaborar, se produjo el COVID-19. Con el acceso al laboratorio cortado, los colaboradores recurrieron a simulaciones por ordenador para comprender mejor el papel de la condensina II en la organización nuclear. Con la ayuda de un laboratorio de la Universidad Rice de Houston, simularon los efectos de la condensina II en los millones o miles de millones de letras de un genoma, confirmando lo que Hoencamp había descubierto en experimentos anteriores.

En un an√°lisis gen√©tico descrito el 28 de mayo en la revista Science, los investigadores examinaron 24 especies y descubrieron que las especies con la disposici√≥n cromos√≥mica m√°s floja ten√≠an una cosa en com√ļn: un gen de la condensina II roto.

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Las investigaciones futuras tendr√°n como objetivo determinar qu√© ventaja evolutiva, si es que hay alguna, podr√≠a tener una estructura del n√ļcleo sobre la otra. Cuando los investigadores examinaron la expresi√≥n de los genes, descubrieron que la estructura de plegado de los cromosomas s√≥lo afectaba levemente a la expresi√≥n de los genes, es decir, a la cantidad de cada prote√≠na producida por los distintos genes. Este hallazgo sorprendi√≥ a Hoencamp.

Teniendo en cuenta lo poco que afecta el plegado a la expresión de los genes, no está claro por qué una especie plegaría su ADN de una forma u otra.

Sin embargo, dado que ambos métodos de plegado se encuentran en todo el árbol evolutivo, los sutiles efectos de cada uno podrían tener grandes implicaciones. "Las variaciones en la estructura 3D parecen tener que ver con el ajuste" de alguna función dentro de los organismos, dijo Dudchenko. Sin embargo, sigue siendo un misterio qué es exactamente lo que se está ajustando.

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