Archivo - ADN. Concept. 3D Render. Genética - BYAKKAYA/ ISTOCK - Archivo
MADRID 5 Dic. (EUROPA PRESS) -
Un equipo de investigadores dirigido por el Instituto Médico Howard Hughes (HHMI) de Estados Unidos ha capturado las imágenes más detalladas hasta el momento de las moléculas en condensados de cromatina: estructuras similares a gotas de ADN compactado. Los resultados se recogen en 'Science'.
Cabe contextualizar que, dentro de las células humanas, la biología ha logrado realizar una labor de empaquetamiento suprema: descubrir cómo meter seis pies de ADN en un núcleo cuyo ancho es aproximadamente una décima parte del de un cabello humano, asegurándose al mismo tiempo de que las moléculas más importantes aún puedan funcionar. Para comprimirse, el ADN se enrolla alrededor de las proteínas y forma nucleosomas, unidos como cuentas de un collar. Estos hilos se enrollan formando fibras compactas de cromatina, que se condensan aún más dentro del núcleo.
No estaba claro cómo se producía este proceso de compactación adicional. En 2019, el investigador del HHMI, Michael Rosen, y su equipo del Centro Médico UT Southwestern (Estados Unidos) informaron que los nucleosomas sintéticos creados en el laboratorio se agrupan en masas sin membrana llamadas condensados. Esto ocurre mediante un proceso llamado separación de fases -similar a la formación de gotas de aceite en el agua- que, según los investigadores, imita la compactación de la cromatina dentro de las células.
Estos condensados de cromatina, compuestos por cientos de miles de moléculas en rápida evolución, poseen propiedades emergentes: comportamientos que no están presentes en las moléculas individuales, sino que solo aparecen cuando trabajan juntas. Estas propiedades determinan cómo se forman las gotitas y cómo mantienen sus características físicas.
Para comprender mejor estas cualidades, que podrían ayudar a los investigadores a entender cómo se compacta la cromatina dentro de las células, los científicos necesitan mirar profundamente dentro de las gotas para examinar las fibras de cromatina y los nucleosomas individuales.
Ahora, los investigadores han descubierto cómo hacer precisamente eso. Utilizando imágenes avanzadas, han capturado las imágenes más detalladas hasta la fecha de las moléculas dentro de los condensados ??de cromatina sintética, observando de primera mano cómo las fibras de cromatina y los nucleosomas se empaquetan dentro de las estructuras en forma de gotitas. Utilizando las mismas técnicas, el equipo también obtuvo imágenes y analizó la cromatina nativa en las células.
Estas visualizaciones, combinadas con simulaciones por computadora y microscopía óptica, permitieron al equipo examinar las estructuras e interacciones de las moléculas individuales dentro de los condensados ??de cromatina sintética, lo que les permitió comenzar a comprender cómo se forman y funcionan las gotas.
El equipo descubrió que la longitud del ADN enlazador que conecta los nucleosomas afecta la forma en que se organizan las estructuras, lo que a su vez determina las interacciones entre las fibras de cromatina y la estructura de red de los condensados.
Estas características físicas ayudaron a explicar por qué algunas fibras de cromatina experimentan mejor la separación de fases que otras y por qué los condensados ??formados por diferentes tipos de cromatina presentan diferentes propiedades de material emergente. También descubrieron que los condensados ??sintéticos producidos en el laboratorio imitan estructuralmente el ADN compactado dentro de las células.
"El trabajo nos ha permitido vincular las estructuras de moléculas individuales con las propiedades macroscópicas de sus condensados, realmente por primera vez", detallan los investigadores. "Estoy seguro de que estamos solo en la punta del iceberg; nosotros y otros encontraremos maneras aún mejores de desarrollar esas relaciones estructura-función a escala meso (intermedia)".
Más allá de la cromatina, el nuevo trabajo proporciona un modelo para estudiar y comprender la organización y función de muchos tipos de condensados ??biomoleculares. Estas masas sin membrana desempeñan numerosas funciones importantes en toda la célula, desde la regulación de la expresión génica hasta la respuesta al estrés.
Comprender cómo se forman y funcionan estas estructuras similares a gotitas puede ayudar a los investigadores a entender qué sucede cuando la condensación falla, un factor potencial que contribuye a diferentes enfermedades, desde afecciones neurodegenerativas hasta cáncer.
"Al realizar esta investigación, comprenderemos mejor cómo la condensación anormal podría conducir a diferentes enfermedades y, potencialmente, eso podría ayudarnos a desarrollar una nueva generación de terapias", finalizan los expertos.
