Las células madre tienen la notable capacidad de diferenciarse en una amplia gama de tipos de células especializadas. Este potencial está determinado principalmente por los genes que se expresan en estas células. Sin embargo, los mecanismos que controlan la expresión genética en las células madre aún no se comprenden completamente.
Un factor clave en la regulación genética es Oct4, una proteína factor de transcripción que se une a secuencias de ADN específicas e inicia el desenrollado del ADN, un proceso llamado desenvolvimiento del ADN. Este desenrollamiento permite que otras proteínas accedan al ADN y activen la expresión genética.
"Para obtener información sobre los mecanismos moleculares que subyacen a la capacidad de Oct4 para desenvolver el ADN, realizamos extensas simulaciones moleculares", explica el profesor Mitsunori Takagi, autor principal del estudio publicado en la revista Nucleic Acids Research.
El equipo de investigación utilizó una combinación de simulaciones atomísticas y de grano grueso para capturar la dinámica del 4 de octubre mientras interactuaba con el ADN. Las simulaciones atómicas proporcionan una imagen muy detallada del sistema a nivel atómico, mientras que las simulaciones generales permiten la simulación de escalas de tiempo más largas.
Las simulaciones revelaron que Oct4 primero se une al dúplex de ADN utilizando su dominio POU, un motivo de unión al ADN, y luego inserta una estructura en forma de cuña en el ADN, lo que hace que se desenvuelva. Este proceso de desenrollado se estabiliza aún más mediante interacciones adicionales entre Oct4 y la columna vertebral del ADN.
"Nuestras simulaciones proporcionan una visión completa del proceso gradual de desenvolvimiento del ADN iniciado el 4 de octubre", dice el profesor asociado Masaki Sasai, otro autor del estudio. "Este conocimiento podría ser crucial para desarrollar estrategias para manipular la expresión genética en células madre con fines terapéuticos".
Comprender los mecanismos de desenvolvimiento del ADN antes del 4 de octubre podría allanar el camino para el desarrollo de fármacos que puedan modular este proceso y controlar la expresión genética en las células madre. Esto podría tener importantes implicaciones para la medicina regenerativa, ya que permitiría la diferenciación precisa de las células madre en los tipos de células deseados para trasplantes y reparación de tejidos.
En el futuro, los investigadores planean perfeccionar aún más sus simulaciones para investigar los efectos de proteínas y factores celulares adicionales en el desenvolvimiento del ADN antes del 4 de octubre. También pretenden explorar el potencial del uso de moléculas pequeñas para modular este proceso y controlar la expresión genética en células madre.
