Para Tom Santangelo, los microorganismos unicelulares llamados arqueas son como antiguos marineros, sobreviviendo entre las condiciones más extremas de la Tierra, incluidas las ventilas volcánicas en las profundidades del océano.
El investigador de la Universidad del Estado de Colorado estudia cómo estos resistentes microbios, que constituyen uno de los tres dominios sobrevivientes de la vida, expresan sus genes, producen su energía y prosperan en ambientes cálidos y sin luz.
Resulta que no somos tan diferentes, bioquímicamente, de todos modos, de las arqueas después de todo.
Santangelo, profesor asociado en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, estaba en un equipo que encontró paralelos sorprendentes entre cómo las células arqueológicas y las células más complejas, incluidos los humanos y los animales, empaquetan y almacenan su material genético.publicado en ciencia a principios de este año, proporcionó evidencia de que las arqueas y las células eucariotas comparten un mecanismo común para compactar, organizar y estructurar sus genomas.
El estudio fue dirigido por Karolin Luger, ahora bióloga estructural de la Universidad de Colorado Boulder. La mayoría de los resultados informados en Ciencias se completaron mientras Luger era miembro de la facultad de CSU, de 1999 a 2015.
Una pequeña revisión de biología de la escuela secundaria: los eucariotas son células con núcleo y organelos unidos a la membrana, e incluyen células fúngicas, vegetales y animales, incluidas las humanas. Se distinguen de sus homólogos menos complejos, los procariotas,por la ausencia de un núcleo. Si bien las arqueas y las bacterias son procariotas, solo están relacionadas de forma distante. Las arqueas son los progenitores probables de eucariotas y comparten muchas de las mismas proteínas que controlan la expresión génica.
Uno de los procesos más fundamentales de la vida, la mecánica por la cual el ADN se dobla, pliega y se enreda en un núcleo celular, es común en todos los eucariotas, desde protistas microscópicos hasta plantas y humanos.
En el interior del núcleo de cada célula eucariota hay varios pies de material genético que se compacta de una manera muy específica. Se envuelven pequeñas secciones de ADN, como hilo alrededor de un carrete, aproximadamente dos veces alrededor de ocho proteínas pequeñas llamadas histonas. Todo estoEl complejo ADN-histona se llama nucleosoma, y una cadena de nucleosomas compactados se llama cromatina. En 1997, Luger y sus colegas informaron por primera vez la estructura exacta de los nucleosomas eucariotas mediante cristalografía de rayos X.
John Reeve, colaborador del artículo científico descubrió en la década de 1990 que las proteínas de histonas no se limitaban a eucariotas, sino que también se encontraban en células de arqueas libres de núcleos. Reeves y Luger comenzaron una colaboración para cristalizar la cromatina arqueada basada en histonas y comparar esa estructura concromatina eucariota.
Después de años de paradas y arranques y problemas para desarrollar cristales de histona arqueológica confiables, Luger lo llamó un "problema cristalográfico retorcido", los científicos lograron resolver la estructura de la cromatina arqueal, revelando su similitud estructural con los eucariotas.
En los datos, el ADN arqueal parecía formar superhelicios largos, curvos y repetitivos. Los investigadores no estaban seguros de si la estructura era real o un artefacto del experimento. Ahí es donde el equipo de Santagelo en CSU proporcionó la experiencia clave.
"Mi grupo asumió el desafío de determinar si la estructura resuelta en los cristales representaba una estructura biológicamente significativa", dijo.
El equipo de Santangelo hizo variantes de las histonas arqueadas y probó cómo les iba a las células, ya que interrumpieron el superhelix del ADN. Descubrieron que cuanto más desestabilizaban la estructura, más enfermas se volvían las células. Sus esfuerzos subrayaron los méritos de la estructura del grupo de Lugerhabía determinado.
Ser parte de un equipo que proporcionó una visión tan fundamental como la ascendencia de nuestras células fue uno de los momentos más gratificantes de la carrera de Santangelo.
"El impacto principal del artículo, creo, es que la idea de compactar ADN en esas estructuras es una idea muy antigua, probablemente de más de mil millones de años", dijo Santangelo. "Las proteínas de histona aparecieron en escena,y una vez que entraron y comenzaron a empacar genomas, se volvieron indispensables para aquellas células que los codificaron ".
Santangelo continuará realizando estudios sobre la estructura, la función y las transacciones de energía de las arqueas, esos antiguos marineros que ahora representan definitivamente un prototipo ancestral de actividad celular humana.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Colorado . Original escrito por Anne Manning. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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