Los científicos de Helmholtz Zentrum München y Ludwig-Maximilians-Universität Munich (LMU) han descubierto que dos nuevas clases de modificaciones de histonas acoplan el metabolismo celular a la actividad genética. El estudio fue publicado en Biología estructural y molecular de la naturaleza .

El ADN está envuelto alrededor de proteínas llamadas histonas, que sirven para empaquetar el ADN dentro del núcleo celular y juegan un papel importante en la regulación de la expresión génica. Las proteínas de histona se pueden modificar con pequeños grupos químicos, muchos de los cuales son productos del metabolismo celular. Al alterar o mejorar la transcripción, estas modificaciones pueden influir en la actividad genética.

Si bien esto podría proporcionar un mecanismo potencial a través del cual nuestro entorno, por ejemplo, los alimentos que comemos, puede provocar cambios en la expresión genética, No está claro cómo las marcas de histonas están realmente acopladas al metabolismo celular y cómo esto podría afectar la organización de la cromatina y la actividad genética.

En este estudio, El equipo de Robert Schneider del Instituto de Epigenética Funcional (IFE) en Helmholtz Zentrum München y LMU analizó dos modificaciones novedosas, propionilación y butirilación (es decir, la adición de grupos propionilo y butirilo a las proteínas histonas). Los investigadores encontraron que los grupos propionilo y butirilo pueden estar presentes en la histona H3, específicamente en el residuo de lisina 14 (H3K14).

El propionato y el butirato son productos del metabolismo de los ácidos grasos.

Según el estudio, estas modificaciones marcan específicamente genes altamente expresados ​​y su presencia cambia con alteraciones metabólicas, por ejemplo en ayunas. Los investigadores también demostraron que la propionilación de histonas puede impulsar la transcripción en el tubo de ensayo (in vitro), lo que sugiere que es una marca estimulante capaz de hacer que los genes se expresen cuando está presente. "Curiosamente, el propionato y el butirato son productos del metabolismo de los ácidos grasos ", explica Robert Schneider." Esto significa que estas modificaciones de las histonas podrían ser una forma de vincular el estado metabólico de la célula con la arquitectura de la cromatina ".

Una forma en que las modificaciones de las histonas provocan respuestas biológicas es al ser reconocidas por proteínas específicas, los llamados "lectores". Usando una combinación de ensayos pulldown y espectrometría de masas, el equipo identificó las proteínas lectoras específicas para estas nuevas marcas. La adición de estas marcas en respuesta al metabolismo de los ácidos grasos y la unión de las proteínas del lector cambia la firma de la cromatina y, por lo tanto, su estado funcional. "Estos resultados son especialmente significativos con respecto a las enfermedades metabólicas, como la diabetes y la obesidad ", dijo Schneider." Nuestro objetivo ahora es estudiar el papel de estos nuevos cambios genéticos en los modelos de enfermedades ".

Los resultados sugieren un posible papel de la propionilación de histonas en la señalización metabólica y la enfermedad, ya que la propionil-CoA carboxilasa (la enzima que degrada este cofactor) está implicada en enfermedades metabólicas y, de hecho, altera la propionilación de histonas.