El movimiento bidireccional impulsa la formación del bucle de ADN.

El movimiento bidireccional impulsa la formación del bucle de ADN.

Científicos de Delft, Viena y Lausana descubrieron que las máquinas proteicas que dan forma a nuestro ADN pueden cambiar de dirección. Hasta ahora, los investigadores creían que los llamados motores SMC, que forman bucles en el ADN, sólo podían moverse en una dirección. El descubrimiento, que será publicado encelúlaEs clave para comprender cómo estos motores dan forma a nuestro genoma y regulan nuestros genes.

Conectar ADN

"A veces una célula necesita cambiar rápidamente qué genes deben expresarse y cuáles deben desactivarse, por ejemplo en respuesta a la comida, el alcohol o el calor. Para desactivar los genes, las células utilizan motores de mantenimiento estructural de los cromosomas (SMC), que se comportan como interruptores para conectar diferentes partes del ADN", explica el primer autor, Roman Barth.

Sin embargo, las máquinas SMC no saben qué piezas conectar. Simplemente cargan el ADN en algún lugar y comienzan a enrollarlo hasta que llega a un punto en el que se ve obligado a detenerse. Por lo tanto, dependen en gran medida de la capacidad de explorar ambos lados del ADN para encontrar las señales de alto adecuadas. “

Roman Barth, Universidad Tecnológica de Delft

Caja de cambios

Los biofísicos tecnológicos de la Universidad Tecnológica de Delft han descubierto que los motores SMC pueden cambiar de dirección, al contrario de lo que se creía posible. "Nuestros experimentos muestran que los SMC extraen momentáneamente el ADN de un lado y luego cambian de dirección para extraer el ADN del lado opuesto. De esta manera, con el tiempo, pueden extraer el ADN de ambos lados en un bucle. Descubrimos que esto es cierto para todos los tipos de motores SMC, de los cuales hay muchos", dice el profesor de Delft Cees Dekker, quien supervisó la investigación. "Puedes hacerlo con una comparación de marchas en un coche: una palanca de cambios manual te permite hacer que el coche avance o retroceda. Incluso identificamos la "palanca de cambios", la subunidad proteica NIPBL, en la proteína del motor cohesina SMC".

Impresionante nanotecnología

Para descubrir la marcha atrás de los motores SMC, los investigadores utilizaron un microscopio casero avanzado para examinar proteínas individuales en moléculas de ADN individuales. Esto en sí mismo es una hazaña impresionante, como explica Barth: "Una sola célula contiene millones de proteínas y el cuerpo humano está formado por billones de células. Extraer algunas proteínas y poder observarlas individualmente es una hazaña de la nanotecnología que implica imágenes a una escala de nanómetros: 100.000 más pequeños que el ancho de un cabello humano".

Enfermedades neurodegenerativas

"Una vez que comprendamos cómo los motores moleculares del SMC dan forma al ADN, podremos preguntarnos qué funciona mal en enfermedades como el cáncer y las enfermedades neurogenerativas, y especialmente cómo se puede corregir", dice Barth. "Las enfermedades neurogenerativas, por ejemplo, pueden ser el resultado de genes desregulados en las primeras etapas del embarazo en las células del embrión".

Ciencia en acción

El estudio finalmente resuelve la confusión en la comunidad científica sobre varias teorías contradictorias sobre cómo funcionan las SMC. Las primeras investigaciones sugirieron que las SMC solo podían moverse estrictamente en una dirección, mientras que otras investigaciones sugirieron que atraían ADN de ambos lados simultáneamente. El descubrimiento resuelve estas controversias. Barth: Después de encontrar puntos en común entre los motores SMC, ayuda a enfocar y optimizar el campo de investigación de SMC. Ya no necesitamos buscar un nuevo mecanismo para cada proteína SMC individual. También acelerará el campo hacia la ciencia aplicada. I. Me alegro de que este conocimiento esté llegando a las empresas farmacéuticas, a los hospitales y, eventualmente, a los consultorios médicos. “

Fuentes: