Permite la distribución eficiente y precisa del material genético a las células hijas durante la división celular, asegurando la preservación de la información genética y el correcto funcionamiento del organismo.

Los niveles jerárquicos de empaquetado del genoma son los siguientes:

1. Nucleosomas:

El nivel primario de empaquetamiento del ADN implica la formación de nucleosomas, que son unidades repetidas de ADN envueltas alrededor de proteínas histonas. El ADN se enrolla alrededor de octámeros de histonas, que constan de dos copias de cada una de las histonas H2A, H2B, H3 y H4 para formar una estructura llamada núcleo del nucleosoma. El ADN se envuelve alrededor del núcleo de histonas en forma de superhélice hacia la izquierda. Los nucleosomas están conectados además por el ADN conector y la histona H1, que ayuda a estabilizar la estructura del nucleosoma y condensar el ADN.

2. Fibra de cromatina:

Los nucleosomas se empaquetan además en una estructura de orden superior conocida como fibra de cromatina o fibra de 10 nm. Este nivel de organización implica la envoltura de los nucleosomas en una estructura solenoide. El ADN conector entre nucleosomas interactúa con la histona H1 y se dobla, permitiendo que los nucleosomas entren en contacto más estrecho. Esto crea una disposición en zigzag o espiral de nucleosomas, formando la fibra de cromatina.

3. Dominios de bucle y dominios de asociación topológica (TAD):

La fibra de cromatina se organiza además en dominios de bucle o estructuras de bucle, que son mantenidas por proteínas llamadas cohesinas. Estos dominios de bucle ayudan a regular la expresión genética y el plegamiento del genoma. Dentro de los dominios de bucle, las regiones del genoma que interactúan con frecuencia o que están involucradas en procesos regulatorios se acercan, formando dominios de asociación topológica (TAD). Los TAD son importantes para la organización y función del genoma, ya que facilitan las interacciones entre elementos reguladores distantes y genes diana.

4. Cromosomas en metafase:

Durante la división celular, particularmente en la mitosis, la cromatina sufre una extensa compactación y condensación para formar cromosomas en metafase visibles. Estas estructuras están altamente condensadas y organizadas, lo que permite su segregación durante la división celular. El proceso de condensación implica la acción de las condensinas, que son complejos proteicos que estabilizan y mantienen la estructura de orden superior de los cromosomas. Las cohesinas también desempeñan un papel vital al mantener unidas las cromátidas hermanas hasta el momento apropiado para la separación durante la anafase.

5. Cromosomas mitóticos:

Los cromosomas mitóticos son la forma más condensada del genoma y se observan durante la etapa metafase de la mitosis. Cada cromosoma consta de dos cromátidas hermanas, resultantes de la replicación del ADN durante la fase S del ciclo celular. Las cromátidas hermanas son copias idénticas del ADN y se mantienen unidas por cohesinas. El centrómero, una región especializada del cromosoma, sirve como punto de unión para las fibras del huso durante la división celular, asegurando la separación y distribución adecuadas de las cromátidas hermanas a las células hijas.

En conclusión, el genoma se empaqueta en cromosomas a través de un proceso de varios pasos que involucra la formación de nucleosomas, la organización de las fibras de cromatina, el dominio de bucle y la formación de TAD, y la condensación final en cromosomas mitóticos. Este empaquetado jerárquico permite una gestión eficiente del genoma, la regulación genética y una segregación fiel durante la división celular, asegurando la transmisión precisa del material genético a las generaciones futuras y el correcto funcionamiento del organismo.