La microscopía de fuerza atómica de alta velocidad ayuda a explicar el papel que desempeñan determinadas biomoléculas en la dinámica de envoltura del ADN
Visualización por microscopía de fuerza atómica de alta velocidad de la dinámica de los nucleosomas con histonas canónicas (arriba) y sin cola (abajo). Crédito:Nano Letras (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.4c00801
En plantas y animales, las unidades básicas de empaquetamiento del ADN, que transportan la información genética, son los llamados nucleosomas. Un nucleosoma consta de un segmento de ADN enrollado alrededor de ocho proteínas conocidas como histonas.
Durante la expresión genética (el proceso que constituye la base de la producción de proteínas), los nucleosomas participan en diversos cambios estructurales dinámicos, como el deslizamiento de los nucleosomas, el desenvolvimiento del ADN y otras interacciones entre el ADN y las histonas. De particular importancia en estos procesos son las estructuras terminales, o colas, de las histonas.
Las colas de histonas sufren modificaciones químicas, cambiando la funcionalidad de la histona según sea necesario. Los estudios detallados, y especialmente las visualizaciones, de la dinámica de los nucleosomas son cruciales para comprender mejor el papel de las colas de histonas.
Mikihiro Shibata de la Universidad de Kanazawa y sus colegas han logrado realizar grabaciones de vídeo de nucleosomas sin cola, lo que demuestra que la ausencia de colas de histonas aumenta significativamente la actividad dinámica de un nucleosoma. El estudio se publica en Nano Letters .
Los científicos utilizaron microscopía de fuerza atómica de alta velocidad (HS-AFM), una poderosa herramienta de nanoimagen para visualizar estructuras moleculares y su dinámica con alta resolución espacial y temporal.
Para ello, era necesario colocar los nucleosomas sobre un sustrato. Shibata y sus colegas utilizaron una película de los llamados pilares[5]arenos (moléculas con una estructura tubular pentagonal) como sustrato, formando una superficie ideal ya que los nucleosomas se adsorben fácilmente sin que se supriman los procesos dinámicos.
Los investigadores observaron por primera vez los nucleosomas en los que las ocho histonas carecían de cola. Basándose en sus observaciones de HS-AFM, concluyeron que el deslizamiento de los nucleosomas y el desenvolvimiento/reenvolvimiento del ADN ocurrían con más frecuencia que en los nucleosomas normales (canónicos). Esto sugiere que sin colas, la interacción histona-ADN se debilita, lo que lleva a una situación en la que el ADN puede desprenderse más fácilmente de las histonas.
Más información: Shin Morioka et al, La microscopía de fuerza atómica de alta velocidad revela la dinámica de deslizamiento y envoltura del ADN de nucleosomas sin cola, Nanoletras (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.4c00801
