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En cada célula eucariota, el ADN no es una molécula que flota libremente sino una entidad altamente organizada que debe caber en un espacio microscópico y al mismo tiempo garantizar una herencia precisa y una actividad genética adecuada. El empaquetado hermético del ADN en nucleosomas y cromosomas es esencial para estas tareas.
El ADN es un polímero de nucleótidos que forma hebras de doble hélice. Estas hebras se envuelven alrededor de proteínas histonas para formar nucleosomas, las unidades repetitivas fundamentales de la cromatina. La partícula central del nucleosoma, que consta de un octámero de histonas (H2A, H2B, H3 y H4), está envuelta por ~147 pares de bases de ADN, creando una apariencia de “cuentas en una cuerda”. Una mayor compactación implica el plegamiento de orden superior de conjuntos de nucleosomas en fibras de 30 nm y más, lo que culmina en los cromosomas altamente condensados que se observan durante la mitosis.
Referencias:Naturaleza 2021 , Estantería NCBI
Durante la mayor parte del ciclo celular, la cromatina permanece en un estado laxo, lo que permite que la maquinaria transcripcional acceda a los genes. La condensación ocurre durante la profase y metafase de la mitosis, cuando la cromatina condensada se agrupa en distintos cromosomas. Esta compactación asegura que cada célula hija reciba una copia exacta del genoma.
Antes de la mitosis, el genoma se duplica durante la fase S, produciendo cromátidas hermanas que se alinean a lo largo de la placa metafásica. La alineación y la tensión adecuadas de los microtúbulos del huso garantizan una segregación precisa. La falta de condensación o desalineación de los cromosomas puede provocar aneuploidía (a menudo el sello distintivo de las células cancerosas) o muerte celular.
Referencias:Cell 2016 , Ciencia 2017
Los factores de transcripción (TF) se unen a motivos de ADN específicos en regiones promotoras o potenciadoras para activar o reprimir la transcripción genética. Cuando la cromatina está abierta, los TF y la ARN polimerasa II pueden acceder fácilmente al ADN. Por el contrario, la cromatina fuertemente envuelta ocluye físicamente los sitios de unión, suprimiendo la transcripción.
Las colas de histonas pueden sufrir modificaciones postraduccionales (acetilación, metilación, fosforilación) que modulan la afinidad entre el ADN y las histonas. Por ejemplo, la acetilación de histonas neutraliza las cargas positivas, lo que reduce la estabilidad del nucleosoma y promueve un estado de cromatina abierta. Por el contrario, la metilación en ciertos residuos puede activar o reprimir la transcripción según el contexto.
Estos cambios dinámicos constituyen el paisaje epigenético que determina los patrones de expresión genética específicos del tipo de célula sin alterar la secuencia de ADN subyacente.
Referencias:Nature Reviews Molecular Cell Biology 2013 , Sistemas celulares 2020
