Una gran cantidad de material genético debe empaquetarse en el núcleo de cada célula, un compartimento pequeño. Uno de los mayores desafíos en biología es comprender cómo se pueden invocar ciertas regiones de este ADN altamente empaquetado para que los genes codifiquenen ellos pueden "activarse" o expresarse y usarse para fabricar ARN y proteínas.
Nuevo trabajo publicado en célula molecular por un equipo de biólogos de Carnegie, la Universidad de Soonchunhyang y la Universidad Johns Hopkins han arrojado luz sobre este proceso y sus hallazgos tienen implicaciones para ciertas enfermedades relacionadas con la edad y la descomposición de los órganos.
El núcleo, donde se aloja el ADN de una célula, está rodeado por dos capas de membrana. Parte del ADN de la célula está empaquetada en el interior nuclear y otra en su periferia. Las proteínas formadoras de filamentos llamadas laminas forman una malla que conecta el ADN enla periferia nuclear a esta membrana nuclear.
Las laminas se conservan evolutivamente y tienen varias funciones importantes, incluido el mantenimiento de la forma del núcleo y la influencia de la expresión génica al detectar las necesidades de las células, como un mayordomo celular. Mutaciones en las laminas o cambios en las cantidades de proteínas lamina presentes en unlas células están vinculadas a defectos en el desarrollo animal, incluidas enfermedades humanas como el envejecimiento prematuro, ciertas neuropatías, defectos cardíacos y la descomposición de órganos asociada a la edad.
Dado que las láminas interactúan con el ADN que se encuentra en la periferia nuclear, muchos científicos creían que si se eliminaba la malla de la lámina, solo afectaría el plegamiento y el empaquetamiento del ADN que existe cerca de la membrana nuclear.
Pero este equipo de investigación, dirigido por Yixian Zheng de Carnegie, demostró que cuando las células carecen de láminas, los cambios en la forma en que se empaqueta el ADN en la periferia nuclear alteran las posiciones estructurales de los segmentos de ADN en el interior nuclear.
"Inicialmente se pensó que las laminas solo influirían en la expresión de genes codificados por ADN empaquetado en la periferia nuclear, pero los informes, incluido el nuestro, han demostrado que las células sin laminas o con mutaciones relacionadas con lamin tienen alteraciones en su expresiónde genes encontrados en todo el ADN en el núcleo ", explicó Zheng.
A través de análisis en profundidad de las interacciones de ADN que ocurren en los núcleos de las células que carecen de laminas, el equipo demostró que las laminas mantienen las posiciones relativas de los segmentos de ADN en todo el núcleo. Cuando las posiciones de los genes se alteran debido a mutaciones relacionadas con laminas oagotamiento de la lámina, los genes no están "activados" o "desactivados" correctamente. Esto explica por qué las proteínas de las líneas laterales nucleares pueden influir en la expresión de genes en todo el núcleo.
"Se sabe que las laminas construyen órganos durante el desarrollo embrionario y mantienen las funciones de los órganos y tejidos más adelante en la vida. Uno de los aspectos más interesantes de nuestros hallazgos es que la amplia influencia que ahora sabemos que tienen las laminas sobre la organización del ADN y la expresión génica puede ayudarexplica cómo se logran estas funciones cruciales de lamin ", agregó Zheng.
En adelante, el equipo quiere determinar cómo las laminas perciben las necesidades de la célula para ayudar a invocar la expresión génica, porque tal comprensión es crítica para comprender el envejecimiento y las enfermedades asociadas a la laminilla
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Investigación de Corea, el Fondo de Investigación de la Universidad de Soonchunhyang, el Instituto Nacional de Salud y la Fundación Médica Ellison.
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Materiales proporcionado por Institución Carnegie para la Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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