¿Cómo se pueden plegar seis pies y medio de ADN en el pequeño núcleo de una célula? Investigadores financiados por los Institutos Nacionales de Salud han desarrollado un nuevo método de imagen que visualiza una estructura de ADN muy diferente, con pequeños pliegues de ADN muy cercaEl estudio revela que la estructura de la proteína del ADN, conocida como cromatina, es una cadena mucho más diversa y flexible de lo que se pensaba anteriormente. Esto proporciona nuevas ideas interesantes sobre cómo la cromatina dirige una interacción más ágil entre los diferentes genes para regular la expresión génica, y proporciona unmecanismo para que las modificaciones químicas del ADN se mantengan a medida que las células se dividen. Los resultados se mostrarán en la edición del 28 de julio de ciencia .
Durante décadas, los experimentos sugirieron un modelo de plegado jerárquico en el que los segmentos de ADN se enrollaron alrededor de 11 partículas de proteínas de tamaño nanométrico, ensambladas en fibras rígidas que se plegaban en bucles cada vez más grandes para formar cromosomas. Sin embargo, ese modelo se basó en estructuras de cromatina enin vitro después de una extracción química dura de los componentes celulares. Ahora, los investigadores del Instituto Salk, La Jolla, California, financiado por el Fondo Común NIH, han desarrollado una técnica de microscopía electrónica llamada ChromEMT que permite visualizar la estructura 3D y el empaque del ADN en su interior.El núcleo celular de las células intactas. Contrariamente a los modelos de libros de texto de larga data, el ADN forma cadenas de cromatina flexibles que tienen diámetros fluctuantes entre cinco y 24 nanómetros que colapsan y se juntan en una amplia gama de configuraciones y concentraciones.
La variedad de estructuras recientemente observada y diversa proporciona un genoma humano más flexible que puede doblarse a diferentes longitudes y colapsar rápidamente en cromosomas en la división celular. Explica cómo las variaciones en las secuencias e interacciones de ADN podrían dar lugar a diferentes estructuras que se afinan exquisitamenteLa actividad y expresión de los genes.
"Este es un trabajo innovador que cambiará los libros de texto de genética y bioquímica", comenta Roderic I. Pettigrew, Ph.D., MD, director del Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería NIBIB, que administró la subvención ".Es un ejemplo sobresaliente de cómo la mejora constante de las técnicas de imagen continúa mostrando la verdadera estructura de todo, desde las conexiones neuronales en el cerebro hasta la visualización correcta de la expresión génica en la célula. Revela cómo estas complejas estructuras biológicas pueden realizar la miríada de intrincados y complejosfunciones elaboradas del cuerpo humano "
"Identificamos una pequeña molécula fluorescente que se une específicamente al ADN y puede visualizarse utilizando nuevos métodos avanzados de imágenes en 3D con el microscopio electrónico", explicó Clodagh O'Shea, Ph.D., líder del grupo Salk, profesor asociadoy Howard Hughes Medical Institute Faculty Scholar. "El sistema permite visualizar partículas individuales de ADN, cadenas y cromosomas en 3D en una sola célula viva. Por lo tanto, podemos ver la estructura fina y las interacciones de ADN y cromatina en el núcleode células vivas intactas ".
El equipo del Dr. O'Shea incluyó colaboradores de la Universidad de California, San Diego, y el Centro Nacional de Microscopía e Investigación de Imágenes, San Diego.
Los investigadores creen que su descubrimiento coincide con su investigación sobre cómo los virus tumorales y las mutaciones cancerosas cambian la estructura y la organización del ADN de una célula para causar un crecimiento celular incontrolado. Podría permitir el diseño de nuevos medicamentos que manipulan la estructura y la organización del ADN para crear unlas células tumorales 'recuerdan' cómo volver a ser normales o impartir nuevas funciones que mejoren la condición humana.
"Ver el genoma humano en toda su gloria 3D es el sueño de todo biólogo. Ahora, estamos trabajando para diseñar sondas que nos permitan ver también las proteínas que se unen al ADN para activar y desactivar los genes"."Entonces podremos ver un gen real en acción", concluyó O'Shea.
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Materiales proporcionado por NIH / Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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