Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Xiang David Li, profesor asociado del Departamento de Química, en colaboración con la Dra. Karen Wing Yee Yuen de la Facultad de Ciencias Biológicas y el Dr. Jason Wing Hon Wong de la Facultad de Ciencias Biomédicas de la Universidad deHong Kong HKU reveló un nuevo mecanismo fundamental por el cual una célula puede realizar los cambios necesarios en su estructura de cromatina en respuesta a diferentes procesos asociados con el ADN, como la expresión génica y la reparación del daño del ADN. Los hallazgos fueron publicados recientemente en la revista científica célula molecular .
Imagine, por un momento, que ahora está viviendo en el centro de un laberinto siempre cambiante: caminos que se mueven y se separan, caminos anchos y rectos que se arrugan y se encogen en caminos estrechos y sinuosos, caminos nuevos que aparecen de lo que solíaser callejones sin salida. Viajando a través de este laberinto, lo único que lo guía en el camino es varias señales de tráfico por ejemplo, "PARAR", "LENTO", "UNA VÍA" y "NO ENTRAR" que indican si y cómopuedes atravesar diferentes caminos
Uno de esos laberintos se encuentra dentro de cada una de nuestras células: la cromatina, en la cual el ADN está empaquetado con proteínas llamadas histonas. El empaquetado del ADN puede ser más estricto o más suelto en diferentes regiones de la cromatina. Mientras que un empaquetado suelto indica un "activo" o un genRegión "ON", una compactación compacta significa una región "silenciosa" o un gen "OFF". Curiosamente, la cromatina también contiene varias "señales de tráfico" en forma de modificaciones químicas a las histonas o marcas de histonas que indican el activo,regiones inactivas o dañadas de la cromatina y dan orden a varias maquinarias asociadas a la cromatina en la regulación de la expresión génica, la replicación del ADN y la reparación de daños, mientras que algunas "señales de tráfico" de la cromatina bien conocidas como la acetilación de la lisina Kac y la metilación Kme se han caracterizado bien, los significados biológicos de muchos otros "signos", en particular las marcas de histonas recientemente identificadas, siguen siendo misteriosos.
En una búsqueda de una nueva "señal de tráfico" de cromatina, el equipo del Dr. Li descubrió una nueva marca de histona, glutanilación de lisina Kglu en la histona H4, Lisina-91 H4K91glu de las células humanas. "Estaba tan emocionado de encontrar esta nuevamarca de histona. Ahora imagine que en el laberinto se encuentra con un nuevo signo que no ha visto antes. ¿Quién lo pone allí? ¿Qué significa? ", dijo el Dr. Xiucong Bao, un becario postdoctoral en el laboratorio del Dr. Li y el primer autordel estudio, pero también señala el gran desafío de descubrir estos misterios, por los cuales ha pasado más de cinco años en el proyecto. Los investigadores finalmente encontraron que esta marca es especialmente abundante en las regiones promotoras de la cromatina "abierta" activa dondelos genes están altamente expresados, equivalentes a una señal de tráfico en el laberinto que muestra "autopista". "Creemos que H4K91glu es una" señal "para la activación de la expresión génica", dijo el Dr. Li. "Y esta 'señal' parece estar conservadaen evolución, como lo encontramos no solo en humanos, sino también en ratones, moscas, gusanos e incluso levadura de panaderíacélulas."
Además de marcar la región genómica activa, H4K91glu, de hecho, contribuye directamente a la formación de la estructura de cromatina accesible más abierta que facilita la expresión génica. El equipo del Dr. Li descubrió en este estudio que H4K91glu desestabiliza el nucleosoma, la unidad repetitiva básica de la cromatina, y conduce aactivación o "apertura" de la cromatina ". Tiene mucho sentido si conoce la química, ya que la marca pone una carga negativa en un residuo de lisina originalmente cargado positivamente. Por lo tanto, provoca una repulsión de carga-carga dentro del nucleosoma y lo hace más propenso adesmoronándose ", dice el Dr. Li.
Al igual que el laberinto en constante cambio, el empaque de cromatina es muy dinámico. Una región compacta de cromatina en este momento puede cambiar rápidamente a una relajada en el siguiente momento, lo que permite un cambio rápido entre los estados de activación y desactivación del gen. Mientras tanto, cuandola estructura de la cromatina se cambia en una región específica, las antiguas "señales de tráfico" es decir, las marcas de histonas se quitan y las nuevas se instalan mediante enzimas llamadas "borradores" y "escritores" de marcas de histonas, respectivamente ". Para comprender una histonamarca, es clave para encontrar su "escritor" y "borrador", dice Li, cuyo equipo identificó aún más las enzimas que "escriben" y "borran" = la marca H4K91glu: KAT2A, trabajando junto con la deshidrogenasa? -ketoadipate ? -KADH, agrega la marca H4K91glu, mientras que SIRT7 trabaja para eliminarlo.Los investigadores demostraron que H4K91glu debe ser eliminado por SIRT7 de modo que la región de cromatina abierta pueda ser inactivada y condensada durante la división celular o en el daño local del ADN.sitio.
En resumen, el estudio del Dr. Li identificó H4K91glu como una nueva marca de histonas y desentrañó su regulación y función en la estructura y dinámica de la cromatina, acercándonos un paso más para descifrar el aún misterioso laberinto de cromatina. Los resultados de este estudio también sentaron las bases paradilucidando cómo esta nueva marca de histona contribuye a la salud y la enfermedad humana y abrirá oportunidades para el desarrollo de agentes terapéuticos para el tratamiento de enfermedades humanas asociadas con la mala regulación de la histona H4K91glu y la estructura de la cromatina.
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Materiales proporcionado por La Universidad de Hong Kong . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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