Desempaquetando los genes

Por J. M. Mulet, el 5 noviembre, 2020. Categoría(s): Cromatina • Juan Ignacio Pereyra • Master IBMCP • Regulación molecular

Post realizado por Juan Ignacio Pereyra, alumno del máster de Biotecnología molecular y celular de plantas.

Un aspecto muy importante dentro de la Biología Molecular es la regulación génica. Para poner un ejemplo, en el cuerpo humano se estima que tenemos 30.000 genes, pero no todos se están expresando al mismo tiempo, si no que, dependiendo del tejido celular, del momento del día, de si hemos comido o no, o incluso de la edad que tengamos, solo se expresa un conjunto de ellos. Por tanto, cuando estudiamos un proceso fisiológico, como, por ejemplo, un estado de enfermedad, es igual de importante el estudio de los genes implicados, así como la regulación que estos presentan, dicho de otra forma, cómo y por qué se activan.

Para entender la primera forma de regulación que existe, la regulación a nivel estructural, que es en la que estamos actualmente centrados en el laboratorio, primero hay que conocer cómo se organiza el ADN dentro de la célula. El ADN se encuentra dentro del núcleo enrollado sobre un esqueleto de proteínas formando una estructura con forma de collar de perlas llamada nucleosoma. Esta estructura se puede empaquetar más y más hasta dar los típicos cromosomas con forma de “X” que se forman cuando las células se van a dividir. Pues bien, para que un gen se exprese, el ADN se tiene que desempaquetar hasta la forma de nucleosoma y el armazón de proteínas sobre el que se enrolla se tiene que desplazar o deshacer para dejar libre la porción de ADN que forma el gen, para que así pueda actuar sobre él toda la maquinaria celular.

http://corenowledge.blogspot.com/2016/

Para que se produzca esa liberación del ADN como previo paso a que dicho gen se pueda expresar, hace falta que actúe un complejo proteico capaz de unirse al nucleosoma y que lo pueda remodelar. Existen cuatro familias de estos “remodeladores”, que se encuentran presentes en organismos que van desde las levaduras que fermentan el vino y el pan, pasando por las plantas y llegando hasta los humanos. Por lo que se han conservado a lo largo de la evolución de las especies debido al papel tan importante que juegan en el normal funcionamiento de la célula.

Una de estas cuatro familias es aquella que forma el complejo proteico SWI/SNF, que fue descubierta en los años 80 en la levadura Saccharomyces cerevisiae. Este complejo está formado por una proteína con actividad capaz de remodelar el esqueleto proteico sobre las que se enrolla el ADN y por otras proteínas responsables de la regulación del complejo, es decir, de dirigir al complejo a los genes diana y de percibir las señales que harán que el complejo se desplace a determinados genes. En el laboratorio, nosotros estamos trabajando con la planta Arabidposis thaliana como organismo modelo. En este organismo se conocen varios componentes del complejo, pero aún se desconoce la totalidad de este, y, a día de hoy, todavía se sigue descubriendo más y más piezas del puzzle, sabiendo que este complejo es dinámico, y que las piezas se van intercambiando según las señales que percibe y de donde actúe.

Sarnowska et al. 2016 (The Role of SWI/SNF Chromatin Remodeling Complexes in Hormone Crosstalk)

Una forma de indagar en la composición de dicho complejo sería “pescando” proteínas que ya se conoce que forman parte de este y viendo que otras proteínas se recogen. Y así es como en el laboratorio hemos encontrado nuevas proteínas que forman parte del complejo SWI/SNF, y, actualmente, se estamos estudiando a qué genes se unen y en qué procesos se ven involucrados.

Una forma de ver el papel que ejercen en la planta estas nuevas proteínas es eliminándolas y viendo que procesos se ven alterados, como podría ser el tiempo de floración, la respuesta a condiciones adversas (frío, calor, alta salinidad…) o el desarrollo de la planta. También se puede ver como se altera la expresión del resto de genes cuando estos no están, y así, si se conoce el papel de los genes cuya expresión se ha visto alterada se puede dilucidar el papel de los genes que se están estudiando.

Por tanto, el estudio de este complejo es una forma de no solo ampliar el conocimiento de los procesos que se rigen en el interior de la célula, si no de poder descubrir elementos claves que controlen procesos tan importantes en la planta y en la agricultura como la floración y la posterior formación de frutos, el desarrollo de tallos y hojas, importante en plantas forrajeras que son parte importante del alimento animal, o la adaptación a condiciones adversas como la sequía.

 



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