¿Cómo los genes dan forma a los embriones tempranos?

Embrión
FUNDACIÓN PUIGVERT - Archivo
Publicado 04/01/2019 8:06:33CET

MADRID, 4 Ene. (EUROPA PRESS) -

Nuestros cuerpos contienen aproximadamente 14 billones de células, cada una de las cuales posee un núcleo con ADN que mide dos metros de largo por 20 átomos de ancho. Para encajar dentro de cada núcleo, el ADN se enrolla alrededor de proteínas especializadas. Estas bobinas de ADN envuelto impiden que las proteínas reguladoras de los genes se unan a extensiones de codificación de proteínas a lo largo del genoma, lo que ayuda a mantener a los genes en la posición "off" cuando no son necesarios.

Hasta ahora, no estaba claro cómo este empaquetamiento de ADN afectaba al desarrollo en los primeros embriones. En un artículo publicado esta semana en 'Science', investigadores de la Escuela de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania, Estados Unidos, encontraron que en embriones de ratón, solo ocho días después de la fertilización, las regiones compactadas a lo largo del genoma aumentan en los genes codificadores de proteínas. Días más tarde en la fase de diferenciación celular, estos dominios se abren para permitir que ciertos genes se lean y se conviertan en sus proteínas correspondientes.

"Este es un cambio fundamental en nuestro entendimiento de cómo se controlan los genes en el embrión temprano, incluso aunque todavía no podemos ver todos los posibles impactos clínicos", dice uno de los autores del trabajo, Ken Zaret, director del Instituto Penn de Medicina Regenerativa y profesor de Biología Celular y del Desarrollo. "Este estudio demuestra la importancia de la 'posición de apagado' para la actividad genética en el desarrollo temprano de los animales", añade.

El primer autor, Dario Nicetto, investigador postdoctoral en el laboratorio de Zaret, explica que él y sus coautores piensan que durante las primeras etapas del desarrollo, surgen regiones de codificación de genes más compactas para que una célula pueda tomar "decisiones" rápidas sobre qué genes deberían hacerse proteínas. Sin embargo, si los genes no están abiertos en las regiones correctas para que se lean y se conviertan en proteínas apropiadas, las células pierden su identidad adecuada y dan lugar a tejido dañado, y finalmente a la muerte.

El equipo también encontró que las regiones compactadas estaban marcadas por tres moléculas de metilo, que se producen en sitios específicos de unión de proteínas a lo largo del genoma. Básicamente, más trimetilación conduce a una mayor compactación, lo que significa que hay menos genoma disponible para que el ARNm produzca proteínas de longitud completa. Por otro lado, menos trimetilación significa menos compactación, por lo que hay más genoma disponible para transcribir en proteínas en funcionamiento.

El equipo demostró que si desactivaban las enzimas que agregaban los grupos metilo a los cromosomas, causaba la expresión fuera de lugar de genes inapropiados para las células, lo que conducía a la muerte final del tejido. Por ejemplo, encontraron que los genes que normalmente no están "activados" en las células hepáticas se activan, lo que lleva a la muerte celular y, en última instancia, a una función hepática inadecuada.

Los estudios futuros analizarán cómo las tres enzimas "aprenden" qué partes del genoma deben silenciarse.

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