La división celular es la base de la vida y requiere que cada célula “hija” reciba el complemento apropiado de cromosomas. En la mayoría de los organismos, este proceso está mediado en la intersección familiar de cromosomas en forma de X. Esta zona, llamada centrómero, es donde proteínas especiales se reúnen y se unen para producir células hijas durante la división celular. La estructura y biología del centrómero es de considerable interés científico debido a los problemas que pueden dar lugar a anomalías en los cromosomas de las células hijas, que son la base de los trastornos tales como el síndrome de Down.
Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Pensilvania publicado en la revista Science describe cómo se estabiliza el centrómero durante la replicación. El ADN en el núcleo se empaqueta en los complejos de proteína / ADN llamados nucleosomas. Como resultado, el centrómero se distingue no sólo por su secuencia de ADN, sino también por un tipo especial de nucleosoma, que incluye una proteína llamada CENP-A.
Ben E. Black, director del estudio, describió la estructura de CENP-A hace casi cinco años. Los investigadores se cuestionaron: ¿cómo la célula asegurar que la CENP-A -que contiene nucleosomas- se mantienen, y continúe para marcar el centrómero durante los masivos cambios que una célula sufre cuando se divide?
En pocas palabras, se trata de una proteína accesoria llamada CENP-C. «En general, estamos interesados en comprender mejor las bases moleculares de la herencia y el papel del centrómero, como un» focus de control «, para el mantenimiento de la herencia», dijo Black.
Su equipo aplicó una batería de técnicas biofísicas para estudiar la estructura y la estabilidad de la CENP-A- nucleosomas que hay en un tubo de ensayo. Sus datos indican que la CENP-A tiene una estructura flexible, de forma inesperada, la adopción de una conformación relajada en ausencia de CENP-C, y una forma más compacta en su presencia. Este cambio de forma inducida por CENP-C se correlaciona con cambios en la forma de ADN se envuelve alrededor de los nucleosomas del centrómero, haciendo que la estructura similar a la encontrada en las células vivas.
Sus resultados también se ocupan de la cuestión de la estabilidad de las moléculas de CENP-A en los centrómeros. En condiciones normales la CENP-A se une a centrómeros y efectivamente nunca los deja ir. De hecho, los investigadores aseguran que las proteínas «residen» en células vivas, y encontraron que, a diferencia de los nucleosomas tradicionales ese paquete de ADN a través del resto del cromosoma, aparentemente nunca se desasocia después de que contiene el CENP-A- recién generado. La CENP-A es una proteína que primero se entrega al centrómero durante un tiempo corto después de la división celular.
«El CENP-A se cimentó básicamente por el centrómero de origen», explica Black. Sin embargo, en células que carecen de CENP-C, CENP-A se disocia fácilmente, lo que sugiere que CENP-C unión a CENP-A es lo que imparte estabilidad.
Los investigadores han sabido durante los últimos 20 años que una parte de la herencia del cromosoma es controlada por la epigenética, que implican a los carretes de proteínas alrededor de la cual el ADN se enrolla como motor, en lugar de lo que está codificada en la secuencia de ADN en sí. Esas bobinas se construyen en las proteínas histonas, y los cambios químicos a estas proteínas carrete puede o bien aflojar o apretar su interacción con el ADN. Esto, a su vez, altera la expresión de un gen hacia arriba o hacia abajo. En el caso del centrómero, que marca el sitio en donde las fibras del huso se unen independientemente de la secuencia de ADN subyacente.
Anteriormente, Black estableció que la CENP-A es la proteína epigenética clave en el centrómero y sustituye a la proteína histona H3 regulares. La CENP-A atrae a otras proteínas, y en la división celular construye una enorme estructura denominada cinetocoro, para tirar de cromosomas duplicados aparte durante la división celular.
Black señala que estos datos sugieren un modelo de la biología epigenética distinta de la visión tradicional de los nucleosomas como andamios estáticas en las que las moléculas funcionales clave ensamblan. En cambio, los datos del equipo sugieren que las variantes de histonas y modificaciones posteriores a la traducción, que cambian las propiedades biológicas de los nucleosomas a través de cambios en la forma (por adición o eliminación de sitios de enzimas de acoplamiento) hacen nucleosomas participantes activos en la división celular y la expresión génica.
«Esto es conceptualmente muy similar a pensar en cómo las enzimas pueden ser reguladas – su actividad se puede encender y apagar», explica. «En este caso, no estamos hablando de cómo las enzimas afectan una reacción química, estamos hablando de cómo se estabiliza el nucleosoma y toda esta parte del cromosoma Si se pierde la estabilidad, a continuación, el cromosoma y todos los genes de su actividad. No sería entregado fielmente a cada célula en división. Este es el tipo de catástrofe genética que es un sello de cáncer en células. O si sucede en los espermatozoides o de óvulos con líneas celulares, que conduce a abortos espontáneos o hijos con trastornos como síndrome de Down.»
Este modo de regulación del nucleosoma y su estabilización bien puede ser común a otros procesos epigenéticos, agrega Black. De hecho, se dice que los resultados sugieren que las otras variantes de histonas sus modificaciones posteriores a la traducción pueden cumplir una función similar a la del ejemplo en el centrómero con CENP-A y CENP-C, por ejemplo, en la regulación de la expresión génica.
«No sé qué tan ampliamente se produce esto», dice, «pero yo estaría muy sorprendido si este fuera el único lugar en la naturaleza que había evolucionado para aprovechar el hecho de que la forma de nucleosomas puede ser regulada por la unión de proteína a los acontecimientos «.
Black señala que la CENP-A -mediada por la estabilidad podría explicar cómo los ovocitos conservan la información epigenética que preserva la fidelidad de la herencia cromosomal durante tantos años de fertilidad, y se está.
Fuente: www.medicalnewstoday.com