Es tan impresionante: una célula viva es capaz de empaquetar cuidadosamente una gran mezcla de ADN, de más de dos metros de longitud, en pequeños y ordenados cromosomas mientras se prepara para la división celular. Durante más de un siglo, ha estado claro que una célula puedehacerlo, pero los científicos han estado desconcertados durante décadas sobre cómo funciona el proceso. Investigadores del Instituto Kavli de la Universidad de Delft y EMBL Heidelberg lograron por primera vez aislar y filmar el proceso, y fueron testigos, en tiempo real, de cómoun solo complejo de proteínas llamado carretes de condensina en el ADN para extruir un bucle. Al extruir muchos de estos bucles en largas cadenas de ADN, una célula compacta efectivamente su genoma para que pueda distribuirse uniformemente a sus dos células hijas. Los científicos publicaron sus hallazgos en línea en ciencia el 22 de febrero
espagueti
Este importante descubrimiento resuelve un acalorado debate en el campo, ya que finalmente responde a una pregunta que se ha discutido en biología durante más de un siglo: antes de dividirse en dos, el ADN en una célula es comparable con el espagueti, una mezcla desordenada de entremezcladoshebras. La célula necesita organizar este revoltijo en los cromosomas para poder dividir su ADN cuidadosamente entre ambas células hijas. Durante muchos años, ha estado claro que un complejo proteico llamado 'condensina' juega un papel clave, pero hasta ahora, los biólogosse dividieron exactamente sobre cómo. Una teoría afirmó que la condensina funciona como un gancho que puede agarrar y conectar el ADN dentro del revoltijo de ADN, uniéndolo. Otra teoría sugirió que la condensina en forma de anillo tira del ADN hacia adentro para crear un bucle.
función del motor
en un artículo de portada en ciencia en noviembre pasado, los científicos de Delft y los laboratorios colaboradores demostraron que la condensina tiene la función motora necesaria para tal extrusión de bucle. Esto agregó una nueva pieza importante al rompecabezas, pero como Kim Nasmyth de la Universidad de Oxford, uno de los principales científicos enel campo de la organización del ADN - anotado en la perspectiva adjunta en ciencia , "el descubrimiento de que la condensina es un translocase de ADN es ciertamente consistente con la idea de que funciona como una extrusora de bucle, pero de ninguna manera lo demuestra. El desafío será observar la extrusión y la translocación, para establecer si esuna propiedad de complejos individuales o multiméricos, y para dilucidar el mecanismo molecular ".
Resolviendo el misterio
Y esto es exactamente lo que se ha logrado ahora. Los científicos del grupo Cees Dekker en el Instituto Kavli de la Universidad de Delft, junto con el grupo Christian Haering de EMBL Heidelberg, quienes establecieron el etiquetado de purificación y fluorescencia de la proteína, lograron hacer realidadpelículas que captaron la acción del complejo de condensina en el acto, es decir, mientras extruía un bucle de ADN.
"Simplemente lo probamos al filmarlo", dice Mahipal Ganji, un postdoctorado en el grupo de Cees Dekker en Delft. "El ADN es una mezcla tan enredada que es muy difícil aislar el proceso y estudiarlo encélulas. En nuestro estudio, el primer paso fue fijar los dos extremos de una molécula de ADN en una superficie y aplicar tintes de color en el ADN y la condensina. Luego, aplicando un flujo en el fluido perpendicular a la molécula, orientamos el ADN enuna forma de U y lo introdujo en el plano focal de nuestro microscopio. Sorprendentemente, pudimos ver una sola unión de condensina y comenzar a extrudir un bucle ".
El profesor Cees Dekker agrega: "Esto resuelve el debate. Estos datos proporcionan evidencia convincente de que la condensina se enrolla en el ADN para formar bucles. Nuestro novedoso enfoque de imágenes también permite la medición de todo tipo de datos cuantitativos: la simetría de la extrusión del bucle,la velocidad a la que se forma el bucle, lo que sucede cuando se tira del ADN ". Se descubrió que la velocidad de bucle es notablemente alta: la condensación por segundo puede enrollar hasta 1500 pares de bases de ADN. Y lo hace mientrasconsumiendo solo una cantidad modesta de ATP, el "combustible" del motor de condensina, lo que indica que la condensina no avanza a lo largo de la base de ADN por base, sino que tira de ella en grandes pasos. Al tirar ligeramente del ADN, el proceso de bucle se ralentizahacia abajo. Aparentemente, con tensión, la condensina parece luchar más para crear un bucle. Inesperadamente, la extrusión del bucle es asimétrica: "Vimos que la condensina se acopla al ADN y se ancla allí, y luego comienza a enrollarse en el ADN desde un solo lado".Dekker agrega: "Otro interés másting hallazgo "
relevancia médica
La investigación representa un paso significativo en la comprensión fundamental del ADN en 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 comoSíndrome de Cornelia de Lange. La condensina 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.
Referencia del diario :
Cite esta página :