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    El superenrollamiento empuja las esposas moleculares a lo largo de las fibras de cromatina

    Figura 1. Sistema de cordones rápidos que ilustra el mecanismo de extrusión del bucle de cromatina. Izquierda:el complejo de cohesina (hebilla negra) que abraza firmemente las fibras de cromatina, atrapando así un bucle de ADN. Derecha:ADN superenrollado que empuja el complejo de cohesina a lo largo de la cromatina. Crédito:Instituto Suizo de Bioinformática SIB

    La regulación genética se basa en procesos y arreglos estructurales complejos a nivel molecular. Uno de ellos, llamada 'extrusión de bucle de cromatina', se asemeja notablemente al sistema de cordones rápidos de algunas zapatillas de trail running:a medida que se empuja la hebilla hacia abajo, se extruye un bucle más grande en la parte superior. Aquí es donde tiene lugar la transcripción.

    Los avances recientes en el campo de la estructura del genoma han identificado que la cohesina, un complejo proteico que forma un par de brazaletes moleculares, o esposas — juega el papel de la hebilla. Al unirse fuertemente a las fibras de cromatina, cohesin inicialmente atrapa pequeños bucles de ADN. Estos bucles crecen a medida que las esposas cohesin se deslizan a lo largo de las fibras.

    "La cohesina es una pieza central del rompecabezas de la regulación genética, ", dice el líder del grupo SIB, Andrzej Stasiak." Hay un debate candente en curso sobre qué está desencadenando el movimiento de este complejo proteico a lo largo de la cromatina ".

    Se sabe que la cohesina juega varios papeles clave en la estructura cromosómica. Y, Por supuesto, si algo sale mal con cohesin, Pueden aparecer anomalías graves del desarrollo o formas de cáncer.

    El superenrollamiento como motor de extrusión de bucle de cromatina

    El grupo de modelado de ADN y cromosomas de Andrzej Stasiak en SIB se propuso comprender la naturaleza del motor que impulsa la cohesión a lo largo de las fibras.

    Una de sus sugerencias provino de un número creciente de estudios que muestran que la transcripción induce una rotación axial del ADN transcrito. Esto, a su vez, se sabe que da como resultado el enrollamiento de bucles de cromatina alrededor de sí mismos, de manera similar a lo que se muestra en la Figura 1 para cordones de zapatos.

    Entonces, el equipo simuló lo que sucede cuando se genera el superenrollamiento inducido por la transcripción en pequeños bucles de cromatina flanqueados por esposas de cohesina.

    "Observamos que el superenrollamiento comenzó a acumularse en la porción de cromatina flanqueada por las esposas de cohesina, "dice Stasiak, "y, para nuestra sorpresa, que el superenrollamiento empujaba físicamente las esposas cohesin a lo largo de las fibras de cromatina abrazadas, de modo que el bucle de cromatina que estaban agarrando estaba creciendo activamente, exactamente como se requiere para formar TAD. "

    Este estudio de modelado sienta las bases de un nuevo proceso quimio-mecánico de transducción que opera en los cromosomas, y darles forma en las estructuras necesarias para una regulación óptima de la expresión génica.

    Los cromosomas cambian de forma cíclicamente durante el ciclo celular. Durante la interfase, que es cuando ocurre la transcripción, están descondensados ​​y parecen bolas de lana microscópicas. Dentro de estas bolas de lana, la fibra de cromatina debe adquirir una estructura particular para que tenga lugar la transcripción:los genes deben colocarse en proximidad física a sus elementos reguladores. Esto se hace dentro de regiones particulares, conocidos como dominios de asociación topológica, o TAD. Se cree que la formación de TAD comienza con la aparición de bucles de crecimiento en la fibra. Este fenómeno, conocida como extrusión de bucle de cromatina, todavía se considera un rompecabezas mecanicista.


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