El ADN (gris) típicamente se envuelve estrechamente alrededor de las proteínas llamadas histonas (coloreadas) para formar un nucleosoma, una estructura que condensa las cadenas de ADN para encajar en el núcleo de una célula. Un nuevo método permite a los científicos identificar proteínas especializadas llamadas factores de desplazamiento de nucleosomas que desenvuelven estos nucleosomas, haciendo que el ADN usualmente denso sea más accesible para la expresión génica y otras funciones. Crédito: Karolin Luger

Un nuevo método permite a los investigadores identificar sistemáticamente las proteínas especializadas que desempaquetan el ADN dentro del núcleo de una célula, haciendo que el ADN usualmente denso sea más accesible para la expresión génica y otras funciones. El método, desarrollado por un equipo de investigadores en Penn State, y las características compartidas de estas proteínas se describen en un documento que aparece en línea el 12 de julio en la revista Celda Molecular .

“Nuestro genoma es muy compacto, lo que significa que hay un problema de accesibilidad”, dijo Lu Bai, profesor asistente de bioquímica y biología molecular y de física en Penn State y autor principal del estudio. “Una variedad de proteínas necesita acceder al ADN para copiar su información en el ARN que eventualmente se usará para fabricar proteínas, pero el ADN está fuertemente envuelto alrededor de proteínas llamadas histonas que luego se empaquetan en estructuras parecidas a cuentas llamadas nucleosomas. dificultan que otras proteínas se unan.

“Para resolver este problema, usa lo que llamamos ‘ -desplazar factores ‘para invadir el ADN condensado y abrirlo. Hasta este estudio, carecíamos de un método general para detectar estos factores y evaluarlos “.

Los factores que desplazan los nucleosomas son un tipo especial de factor de transcripción, proteínas que se unen a secuencias cortas y específicas de ADN llamadas sitios de unión para controlar . También son conocidos como factores pioneros en células animales. Los investigadores desarrollaron un método rápido y económico de “alto rendimiento” para detectar y categorizar grandes cantidades de en función de su capacidad para desplazar a los nucleosomas. El método incorpora artificialmente sitios de unión del factor de transcripción en los nucleosomas y examina qué factores son capaces de reducir la presencia de nucleosomas.

Los investigadores identificaron factores nuevos y previamente conocidos que desplazan los nucleosomas. Estos factores, particularmente aquellos que agotan fuertemente los nucleosomas, tienden a ser muy abundantes en el núcleo y se unen muy estrechamente al ADN.

“Creemos que algunos de estos factores pueden competir físicamente con los nucleosomas por ubicaciones en el ADN para unirse”, dijo Bai. “Pueden aprovechar el proceso de replicación del ADN, cuando el nucleosoma se interrumpe temporalmente y, por lo tanto, libera algo de ADN. Debido a que hay tantos de estos fuertes factores que desplazan los nucleosomas en la célula, inmediatamente entran en un sitio de unión en el ADN y se niegan a disociarse. Es difícil ensamblar un nucleosoma además de eso “.

Los investigadores también identificaron algunos factores de transcripción que pueden desplazar a los nucleosomas sin aprovechar el proceso de replicación del ADN.

“Aunque conocemos algunos de estos factores desde hace décadas, todavía no tenemos los detalles moleculares de cómo funcionan”, dijo Bai. “En el futuro esperamos investigar, por ejemplo, qué partes específicas de estas proteínas pueden ser importantes para el desplazamiento de nucleosomas”.

Además de identificar un conjunto de nuevos factores de desplazamiento de nucleosomas, este estudio proporciona una prueba de concepto de este método de detección en el sistema relativamente simple de levadura. Los investigadores planean extender este método a sistemas más complejos, como los mamíferos, y a diferentes tipos de células y etapas de desarrollo.

“Los factores pioneros están asociados con la diferenciación de las células en diferentes tipos de células especializadas”, dijo Bai. “Si podemos trazar los factores clave que están involucrados en las transiciones del tipo celular, eventualmente podremos diseñar una combinación de factores de transcripción para dirigir artificialmente el destino de una célula. Al menos, ese es el sueño”.


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Celda Molecular (2018) DOI: 10.1016 / j.molcel.2018.06.017