MADRID, 9 Ago. (EUROPA PRESS) -
Investigadores del Grupo Gerlich del Instituto de Biotecnología Molecular de la Academia Austriaca de Ciencias (IMBA), han descubierto un mecanismo molecular que confiere propiedades físicas especiales a los cromosomas en las células humanas en división para permitir su transporte fiel a la descendencia.
El equipo ha demostrado cómo una modificación química establece un límite superficial nítido en los cromosomas, lo que les permite resistir la perforación de los microtúbulos del aparato del huso, según publican en la revista 'Nature'.
Cuando las células se dividen, necesitan transportar exactamente una copia del genoma a cada una de las dos células hijas. La segregación fiel del genoma requiere el empaquetamiento de moléculas de ADN cromosómico extremadamente largas en cuerpos discretos, de modo que puedan ser trasladados eficazmente por el huso mitótico, un sistema de filamentos compuesto por miles de microtúbulos.
Los nuevos hallazgos arrojan luz sobre cómo los cromosomas mitóticos resisten las constantes fuerzas de empuje y tracción generadas por los microtúbulos. "En medio de este complejo sistema, las distintas propiedades físicas se confieren a los cromosomas mediante el cambio de los niveles de acetilación de las histonas, una modificación química dentro de la fibra de la cromatina", afirma el jefe del grupo IMBA, Daniel Gerlich.
Trabajos anteriores habían demostrado que, en las células en división, las fibras de cromatina se pliegan en bucles gracias a un gran complejo proteico llamado condensina. Sin embargo, el papel de la condensina por sí solo no podía explicar por qué los cromosomas aparecen como cuerpos densos con una superficie afilada en lugar de una estructura suelta que se asemeja a un matorral.
Algunos estudios habían sugerido un papel de la acetilación de las histonas en la regulación del nivel de compactación durante la división celular, pero la interacción de la acetilación de las histonas con la condensina y su relevancia funcional seguían sin estar claras. "Con nuestro trabajo, ahora somos capaces de desentrañar conceptualmente los dos mecanismos", afirma Gerlich.
El equipo varió los niveles de condensina y acetilación de histonas para estudiar sus efectos precisos. La eliminación de la condensina alteró la forma alargada de los cromosomas en las células en división y redujo su resistencia a las fuerzas de tracción, pero no afectó a su nivel de compactación.
La combinación de la eliminación de la condensina con un tratamiento que aumenta los niveles de acetilación de las histonas provocó una descompactación masiva de la cromatina en las células en división y la perforación de los cromosomas por los microtúbulos.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que la cromatina se organiza como un gel hinchado durante la mayor parte del ciclo celular (cuando está relativamente acetilada) y que este gel se compacta hasta alcanzar una forma insoluble durante la división celular, cuando los niveles de acetilación disminuyen globalmente.
A continuación, desarrollaron un ensayo para comprobar la solubilidad de la cromatina fragmentando los cromosomas mitóticos en pequeños trozos. Los fragmentos de cromosomas mitóticos formaban gotas de cromatina líquida, pero cuando el nivel de acetilación aumentaba, los fragmentos de cromatina se disolvían en el citoplasma.
Estas observaciones apoyan un modelo en el que una reducción global de la acetilación de la cromatina durante la mitosis establece un gel de cromatina inmiscible con un límite de fase nítido, proporcionando una base física para la resistencia contra la perforación de los microtúbulos.
Mediante otros experimentos con cromatina pura reconstituida in vitro, y sondeando el acceso a la cromatina por parte de varias macromoléculas solubles, el equipo descubrió que la cromatina inmiscible forma una estructura densa en carga negativa que excluye a las macromoléculas y los microtúbulos cargados negativamente.
"Nuestro estudio muestra cómo la formación de bucles de ADN por parte del complejo de condensina coopera con un proceso de separación de fases de la cromatina para construir cromosomas mitóticos que resisten tanto las fuerzas de tracción como de empuje ejercidas por el huso. La desacetilación de las histonas durante la división celular confiere, por tanto, propiedades físicas únicas a los cromosomas, necesarias para su fiel segregación", concluye Daniel Gerlich.
