Es uno de los grandes misterios de la biología: ¿cómo distribuye cuidadosamente una célula su ADN replicado entre dos células hijas? Durante más de un siglo, hemos sabido que el ADN en la célula es comparable a una placa de espagueti: un granrevoltijo de hebras entremezcladas. Si una célula humana quiere dividirse, tiene que empaquetar dos metros de ADN en pequeños paquetes ordenados: cromosomas. Este empaquetamiento ocurre usando proteínas llamadas condensina, pero ¿cómo? Cuando se trata de esta pregunta, los científicos se dividen endos campos: el primero argumenta que la proteína funciona como un gancho, agarrando al azar en algún lugar del revoltijo de ADN y uniéndolo todo. El otro campo piensa que la proteína en forma de anillo atrae el ADN hacia adentro para crear un bucle. Con un artículopublicado esta semana en ciencia , los investigadores de TU Delft, Heidelberg y la Universidad de Columbia le dan al 'campo de extrusión en bucle' un impulso significativo: demuestran que la condensina sí tiene la supuesta 'potencia motriz' a bordo.
condensación
Ya en 1882, el biólogo Walter Flemming registró el proceso de 'condensación' de ADN. Al mirar a través de un microscopio, vio cómo una célula organizaba perfectamente los haces de ADN y luego los dividía en dos nuevas células. Sin embargo, la exactaLos detalles de este proceso han seguido siendo un misterio durante más de 100 años.
creadores del bucle de ADN
"Hay diferentes escuelas sobre esta cuestión en el campo de la biología celular", explica el nanobiólogo y jefe de investigación Cees Dekker del Instituto Kavli de TU Delft. "En los últimos años, la hipótesis de que la condensina extruye bucles ha ganado terreno, respaldada porsimulaciones por computadora. La idea es que la condensina en forma de anillo agarre el ADN y lo atraviese a través de su anillo en forma de bucle. Esto solo es posible si la proteína tiene actividad motora. Un problema con este modelo de extrusión de bucle fue que,hasta ahora, no se había detectado una función motora de este tipo. Además, se necesitaría demasiada energía para tirar de los bucles a través del anillo, mucho más que el uso de combustible que se observó para la condensación, agrega el profesor Cees Dekker.
función del motor
en su artículo en ciencia , los investigadores muestran por primera vez que la condensina sí tiene una función motora. Colocaron moléculas de ADN que se estiraron sobre una superficie y agregaron proteínas de condensina, cada una equipada con un punto cuántico emisor de luz para permitir la observación '. Observamoscómo la condensina efectivamente se transloca a lo largo del ADN. Esto solo sucedió si había combustible presente, en este caso la molécula ATP, la gasolina que impulsa todos los procesos en una célula ", explica Jorine Eeftens, estudiante graduada de Delft y uno de los primeros autores."Los resultados también muestran que la condensina da pasos extremadamente grandes en el ADN y, por lo tanto, necesita significativamente menos ATP de lo que se pensaba".
En la segunda etapa de su investigación, los investigadores reemplazaron el punto cuántico emisor de luz en la condensina con una cadena de ADN emisor de luz. Una vez más fueron testigos de que la condensina se movía de la misma manera. Por lo tanto, la condensina puede mover una piezade ADN en relación con otro, que corresponde con la idea de que se está formando un bucle.
'El mecanismo subyacente exacto, por lo que los detalles precisos de cómo funciona el motor, todavía está abierto a discusión. Pero este descubrimiento es sin duda un enorme impulso para el campo de extrusión de bucle. También hemos demostrado que la cantidad de energía utilizada es unmucho menos de lo que se pensaba '', dice Cees Dekker.
relevancia médica
La investigación representa un paso significativo en la comprensión fundamental de nuestras células, pero también es relevante para la investigación médica. Los problemas con la familia de proteínas a la que pertenece la condensina, las proteínas SMC, están relacionados con afecciones hereditarias como el síndrome de Cornelia de LangeLa condensación también es crucial en la organización de los cromosomas durante la división celular, y los errores en el proceso pueden provocar cáncer. Una mejor comprensión de estos procesos es vital para rastrear los orígenes moleculares de enfermedades graves.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Delft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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