Las proteínas llamadas histonas actúan como carretes alrededor de los cuales se enrolla el ADN, formando nucleosomas. El proceso de envoltura del ADN es crucial para empaquetar de forma compacta la enorme cantidad de información genética dentro del espacio limitado de los núcleos celulares. Las alteraciones de este embalaje pueden provocar defectos en la expresión genética y diversas enfermedades.
Utilizando una técnica de vanguardia conocida como microscopía crioelectrónica, los investigadores han obtenido imágenes tridimensionales detalladas de los nucleosomas. Al manipular secuencias de ADN y modificaciones de histonas, identificaron características clave que gobiernan la envoltura del ADN. Sus hallazgos se publican en la revista Nature Communications.
"Descubrimos interacciones importantes que regulan la fuerza con la que el ADN se enrolla alrededor de los nucleosomas. Esta mejor comprensión podría conducir a estrategias novedosas para controlar el empaquetado del ADN y potencialmente corregir las anomalías de la expresión genética asociadas con enfermedades como el cáncer y los trastornos del desarrollo", dijo el Dr. Hiroshi Kimura, investigador postdoctoral. investigador del Centro RIKEN de Investigación de Dinámica de Biosistemas y autor principal del estudio.
El equipo de investigación utilizó un tipo de microscopía crioelectrónica llamada tomografía crioelectrónica, que permite la reconstrucción de estructuras tridimensionales a partir de muestras congeladas. Esto les permitió observar nucleosomas en un estado casi nativo dentro de células intactas.
Su análisis reveló que el ADN conector que conecta los nucleosomas vecinos influye en la envoltura del ADN. Descubrieron que los ADN enlazadores largos promueven una envoltura más apretada del ADN, mientras que los ADN enlazadores cortos dan como resultado un enrollamiento más suelto.
"Nuestros hallazgos resaltan la importancia de considerar la longitud del ADN conector para comprender la estructura y función de los nucleosomas", dijo el Dr. Kimura.
Los investigadores también descubrieron que ciertas modificaciones de las histonas, en particular la metilación de la histona H3, afectan la envoltura del ADN. Esta modificación, que a menudo se asocia con el silenciamiento de genes, afloja el enrollamiento del ADN.
"Estos resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre cómo las modificaciones de las histonas regulan la dinámica de los nucleosomas y la estructura de la cromatina", dijo el Dr. Hiroaki Shinkai, investigador principal del Centro RIKEN de Investigación de Dinámica de Biosistemas y autor principal del estudio.
El equipo espera que sus hallazgos contribuyan a una comprensión más profunda de la regulación genética y allanen el camino para el desarrollo de intervenciones terapéuticas dirigidas a los trastornos del empaquetado del ADN.
