A medida que avanzan los cromosomas, X e Y forman un par poco probable. La X es grande y contiene miles de genes críticos para la vida. La Y, por el contrario, es poco más que una protuberancia. Su objetivo principal es proporcionar las instrucciones para iniciardesarrollo masculino y producción de esperma. Sin embargo, estos dos cromosomas muy diferentes deben trabajar juntos para que puedan reunirse y emparejarse adecuadamente durante la meiosis, la forma especial de división celular que crea esperma y óvulo.
La forma en que esto sucede ha permanecido misteriosa durante décadas. Pero los científicos del Sloan Kettering Institute ahora lo han descubierto. La respuesta implica una ruptura y reincorporación muy deliberada del ADN.
La ruptura es un tema de la meiosis. Durante este proceso, cada cromosoma que obtenemos de nuestras madres se alinea con cada cromosoma que obtenemos de nuestros padres y los dos segmentos de intercambio. Antes de que este intercambio pueda ocurrir, el ADN en los cromosomas debe ser deliberadamenteLas regiones que se intercambian son "homólogas": se encuentran en el mismo lugar a lo largo del cromosoma y contienen los mismos genes aunque la secuencia de ADN particular de cada gen puede ser ligeramente diferente.
La recombinación homóloga es mucho más difícil para los hombres porque la mayoría del cromosoma X no tiene nada con qué emparejarse. De hecho, solo una porción muy pequeña del cromosoma Y ya pequeño tiene alguna homología con la X. Esta región se llama región pseudoautosómicaPAR, y es fundamental para asegurarse de que X e Y encuentren su camino en diferentes células de esperma.
Los científicos han sabido durante mucho tiempo que el PAR se rompe e intercambia segmentos a un nivel que supera con creces lo que uno esperaría, dado su tamaño.
"En la mayoría de los cromosomas, las roturas de doble cadena de ADN generalmente ocurren una vez cada 10 millones de pares de bases", dice Scott Keeney, biólogo molecular de SKI, que estudia este fenómeno. "La PAR en ratones es menor a 1/10 de ese tamañopero aún se las arregla para sufrir frecuentes pausas de doble cadena "
En un nuevo estudio publicado el 27 de mayo en la revista Naturaleza , el Dr. Keeney y sus colegas, incluido el biólogo molecular Laurent Acquaviva y la colaboradora de toda la vida Maria Jasin, muestran cómo sucede esto.
¿Qué hay en un blob?
Descubrieron que la clave para el emparejamiento adecuado de X e Y es una secuencia repetida de ADN en el PAR que atrae varias proteínas relacionadas con la ruptura de doble cadena a esta región. Estos grupos de proteínas, que el Dr. Acquaviva denominó "gotas""- cambiar la arquitectura del cromosoma en esta región de tal manera que el PAR se convierta, como dicen los autores, en" el área más caliente de formación de ruptura de doble cadena en el genoma del ratón macho ".
Se observaron manchas similares en imágenes de estudios publicados. Pero el Dr. Acquaviva, un becario postdoctoral en el laboratorio de Keeney, el investigador principal del proyecto y un co-corresponsal del autor en el artículo, fue el primero en definirqué hay en estos blobs y conectarlos a la hiperacumulación de rupturas de doble cadena en esta región.
"A primera vista, las gotas se ven como un desastre que podría ver en el microscopio si el experimento no funcionara", dice el Dr. Acquaviva. "Pero resultaron ser completamente predecibles en número, tiempo y ubicación", así que quedó claro que en realidad son estructuras muy complejas que la célula construye a propósito "
De hecho, dice, estos blobs fueron clave para comprender cómo el ADN PAR está atado como bucles cortos al eje lineal que es la columna vertebral estructural del cromosoma.
Aunque el cromosoma X también tiene esta misma secuencia de ADN repetida, los dos cromosomas X en la meiosis femenina generalmente no se recombinan en esta región. ¿Por qué no? Los científicos de SKI muestran que es porque el emparejamiento entre otras regiones de la X tiende a sucederprimero y directamente se opone a la rotura en el PAR.
Esta estrategia de reclutar más de la cantidad esperada de proteínas de ruptura de ADN no se limita a la región PAR. En un artículo publicado a principios de este mes, el laboratorio de Keeney demostró que los pequeños cromosomas en la levadura incipiente recurren a una táctica similar.
Asociación innovadora
Estos nuevos descubrimientos, que se hicieron en ratones, son el último fruto de una larga colaboración entre los laboratorios de Keeney y Jasin en SKI. "Scott y yo comenzamos a colaborar en 1997 cuando se unió a SKI", dice ella. "Este documentoserá nuestro número 40 juntos. Es un tributo a la atmósfera de colaboración de SKI ". De hecho, un editorial acompañante publicado junto con el nuevo documento fue escrito por una ex colaboradora, Francesca Cole, ahora miembro de la facultad en el MD Anderson Cancer Center.
Los doctores Jasin y Keeney están interesados en la recombinación homóloga, pero aportan experiencia complementaria a su colaboración. El Dr. Jasin es un experto en la reparación de roturas de doble cadena en mamíferos y el Dr. Keeney es un especialista en cómo la levadura hace la meiosis.
El mes pasado, el artículo 39 del equipo se publicó en la revista Molecular Cell. En él, proporcionan una visión más detallada hasta ahora sobre cómo se reparan las roturas de doble cadena. "Espero que cambie la versión del libro de texto de cómo las cadenas de ADNmoverse durante la recombinación meiótica ", dice el Dr. Jasin." Pero aún quedan muchas preguntas interesantes por abordar ". En otras palabras, estad atentos para más noticias 'de última hora' de este equipo de científicos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro de Cáncer Memorial Sloan Kettering . Original escrito por Matthew Tontonoz. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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