El genoma, el conjunto completo de ADN de un organismo, no es una cadena estática de nucleótidos. Más bien, es una estructura altamente dinámica que se pliega, se enrolla y se reorganiza constantemente. Estos cambios en la estructura tridimensional del genoma pueden tener un profundo impacto en la forma en que se expresan los genes.

Estructura del ADN y expresión genética

La doble hélice del ADN está formada por dos cadenas de nucleótidos, cada una compuesta por una molécula de azúcar, una molécula de fosfato y una de cuatro bases nitrogenadas:adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G). ). La secuencia de estas bases a lo largo de la cadena de ADN codifica la información genética que se transmite de padres a hijos. Los genes son regiones específicas del ADN que codifican proteínas, los componentes básicos de todos los seres vivos.

La estructura del ADN es esencial para la expresión genética. La doble hélice del ADN debe desenrollarse y separarse en dos hebras simples para que la maquinaria de producción de proteínas de la célula pueda leer los genes. Este proceso se llama transcripción. Luego, el ADN monocatenario se utiliza como plantilla para sintetizar una molécula de ARN mensajero (ARNm), que transporta la información genética al ribosoma, donde se traduce en una proteína.

La estructura 3D del genoma

La doble hélice del ADN no existe aislada en la célula. Más bien, está empaquetado en cromatina, un complejo de ADN y proteínas. La cromatina se organiza además en cromosomas, que son estructuras en forma de hilos que son visibles al microscopio.

La estructura tridimensional de la cromatina y los cromosomas es muy dinámica. Puede cambiar en respuesta a una variedad de factores, incluido el entorno de la célula, la etapa del ciclo celular y la expresión de genes específicos. Los cambios en la estructura tridimensional del genoma pueden afectar la accesibilidad de los genes a la maquinaria de producción de proteínas de la célula y, por tanto, pueden controlar la expresión genética.

El papel de la cromatina en la expresión genética

La estructura de la cromatina puede promover o reprimir la expresión genética. La eucromatina es una forma de cromatina poco empaquetada que es más accesible a la maquinaria de transcripción y, por lo tanto, es más probable que se expresen los genes de la eucromatina. La heterocromatina es una forma de cromatina más compacta que es menos accesible a la maquinaria de transcripción y, por lo tanto, es menos probable que se expresen genes en la heterocromatina.

El empaquetamiento del ADN en cromatina también ayuda a regular el momento de la expresión genética. Por ejemplo, los genes que son esenciales para la supervivencia celular suelen estar ubicados en la eucromatina, de modo que puedan expresarse en todo momento. Los genes que sólo se necesitan en condiciones específicas, como los genes implicados en el desarrollo o la respuesta al estrés, normalmente se encuentran en la heterocromatina, de modo que pueden activarse o desactivarse según sea necesario.

El papel de los cromosomas en la expresión genética

Los cromosomas también participan en la regulación de la expresión genética. La ubicación de un gen en un cromosoma puede afectar su expresión. Por ejemplo, los genes que se encuentran cerca del centrómero, la región central del cromosoma, tienen más probabilidades de expresarse que los genes que se encuentran cerca de los telómeros, los extremos de los cromosomas.

La estructura tridimensional del genoma es una característica compleja y dinámica de las células que desempeña un papel crucial en la regulación de la expresión genética. Al comprender cómo se organiza la estructura tridimensional del genoma y cómo cambia, podemos comprender mejor cómo se controlan los genes y cómo se desarrollan las enfermedades.