Si bien nuestro genoma contiene un vasto repertorio de genes que son responsables de prácticamente todos los procesos celulares y de desarrollo que requiere la vida, es el complejo baile de regular su expresión lo que es vital para que los programas genéticos se ejecuten con éxito. Los genes deben activarse y desactivarse en los momentos adecuados o, en algunos casos, nunca se enciende o apaga en absoluto.

La metilación (la adición de etiquetas químicas al ADN) típicamente reduce la expresión de genes metilados. En muchos casos, La metilación del ADN puede considerarse un obstáculo para un gen. Cuanto más metilado está un gen, menos probable es que esté activo. Tales demarcaciones genéticas son críticas para asegurar que los genes involucrados en etapas particulares de desarrollo estén activos en el momento adecuado, por ejemplo. La metilación es esencial para el correcto funcionamiento celular. y su desregulación está asociada a enfermedades, como el cáncer en humanos. A pesar de su importancia, poco se sabe acerca de cómo se heredan o mantienen los patrones críticos de metilación. Mary Gehring, miembro del Instituto Whitehead, y su laboratorio han identificado un mecanismo importante para mantener la metilación, que cuando se interrumpe, da como resultado la desmetilación de grandes secciones del genoma de la planta Arabidopsis. Su trabajo se describe esta semana en la revista. Comunicaciones de la naturaleza .

Usando un gen inusual en la planta Arabidopsis, Gehring está desentrañando los mecanismos que sustentan la metilación. Al romper el "circuito" de este gen único, Gehring y Ben Williams, una investigadora postdoctoral en su laboratorio, han obtenido importantes conocimientos sobre cómo se mantiene la metilación, incluyendo un hallazgo sorprendente de que la metilación previamente borrada se puede restaurar bajo ciertas circunstancias.

Para comprender mejor la heredabilidad de la metilación, Gehring y Williams observaron de cerca una anomalía, el gen ROS1 en plantas de Arabidopsis, que codifica una proteína que elimina la metilación de su propio gen y de otros. Previamente, Gehring y Williams habían determinado que la metilación de ROS1 en realidad funciona de manera completamente opuesta al paradigma existente, a diferencia de la mayoría de los genes, cuando una pequeña sección de este gen está metilada, el gen en realidad se activa en lugar de inactivarse. En cambio, si está metilado, el gen está encendido. Como resultado, ROS1 puede actuar como un reóstato para el genoma de Arabidopsis:a medida que aumenta la metilación, ROS1 se enciende y comienza a eliminar grupos metilo, y a medida que disminuye la metilación, ROS1 se apaga y reduce su actividad desmetilante.

En la investigación actual, Williams alteró la metilación en ROS1 para que su actividad se desacoplara de los niveles de metilación en el genoma, para ver qué efectos tendría un cambio de este tipo en la metilación en todo el genoma. Cuando analizó la metilación de las plantas, estaba loco. La metilación se perdió en todo el genoma y disminuyó progresivamente en las generaciones posteriores. excepto en una parte particular del genoma llamada heterocromatina, áreas genómicas que están fuertemente reprimidas. Curiosamente, Williams descubrió que a pesar de la alteración del circuito regulador ROS1, estas secciones heterocromáticas del genoma en realidad recuperan su metilación y se acercan a la metilación completa en la cuarta generación, el mismo momento en el que el resto del genoma ha perdido gran parte de su metilación.

Los investigadores determinaron que el circuito ROS1 que descubrieron es importante para la homeostasis de la metilación porque causa una pérdida hereditaria de metilación cuando se interrumpe. Y, sin embargo, la metilación regresa en algunos lugares, aunque no de inmediato, sugiriendo que Arabidopsis recluta múltiples mecanismos para mantener la homeostasis de metilación. Gehring y Williams están intrigados por ese retraso en la remetilación y están trabajando para identificar su causa, así como otros mecanismos que también pueden estar operando para regular este proceso crítico.