Los científicos de EPFL y Max Plank han realizado importantes descubrimientos sobre cómo los genes del desarrollo son controlados por la enzima metiltransferasa PRC2. El estudio se publica en Naturaleza Biología Molecular y Estructural .

El complejo represivo Polycomb 2 (PRC2) es parte de un sistema más grande de proteínas que trabajan juntas para reprimir la expresión de genes del desarrollo. PRC2 hace esto agregando hasta tres grupos metilo a un aminoácido lisina específico (lisina 27) de la proteína histona H3. La trimetilación (tres grupos metilo) de la lisina 27 en particular es importante, as desactiva la expresión de genes específicos durante el desarrollo.

Tal represión génica requiere una alta concentración de trimetilación de lisina 27 dentro de regiones definidas de cromatina (ADN envuelto alrededor de histonas), ya que las mutaciones que previenen este proceso dan como resultado defectos del desarrollo o cáncer. Para una actividad máxima, PRC2 necesita más "factores accesorios", que varían entre especies. Inhumanos, un factor accesorio principal es PHF1.

Ahora, los laboratorios de Beat Fierz en EPFL y Jürg Muller en la biología química combinada MPI, biofísica, y estudios estructurales para identificar el mecanismo por el cual PHF1 aumenta la actividad de la enzima PRC2.

Los científicos utilizaron imágenes de fluorescencia de una sola molécula para observar directamente los complejos PHF1-PRC2 humanos que interactúan con las fibras de cromatina sintética en tiempo real. Estos experimentos revelaron que las proteínas PHF1 anclan PRC2 en la cromatina, aumentando su actividad local.

El análisis estructural mostró que PHF1 contiene un dominio de unión al ADN previamente desconocido cuyas interacciones con el ADN nucleosómico son críticas para anclar PRC2 a la cromatina y para aumentar su actividad. Esencialmente, este dominio de unión al ADN es la clave para una regulación génica eficiente en diferentes especies. Como escriben los autores:"... una parte importante de la afinidad de unión de PRC2 por los nucleosomas proviene de las interacciones del complejo con el ADN".

Los autores extraen tres conclusiones de los hallazgos:Primero, que la afinidad de unión de PRC2 por el sustrato de cromatina está determinada por sus interacciones con el ADN. Segundo, que un mayor anclaje de PRC2 a la cromatina a través de PHF1 depende de una unidad estructural recientemente identificada en PHF1. Y tercero, que las interacciones estables de la cromatina PRC2, mediado por PHF1, son clave para una mayor trimetilación de lisina en la cromatina y, por lo tanto, para la represión de genes.

"Estamos entusiasmados con la capacidad de combinar química e imágenes para observar procesos moleculares fundamentales en la escala de una sola molécula y en tiempo real, "dice Beat Fierz." Estos enfoques realmente brindan nuevas vías para comprender la biología con precisión química, como se demuestra aquí para la regulación génica dependiente de PRC2 ".