ESPAÑA
OBTENIDA POR PRIMERA VEZ Y CON GRAN RESOLUCIÓN
Definición tridimensional de la alfa-globina humana
Por primera vez se ha definido la estructura en tres dimensiones de la región del genoma humano alfa-globina, un hallazgo que plantea nuevas vías de investigación.
Enrique Mezquita. Valencia - Jueves, 9 de Diciembre de 2010 - Actualizado a las 00:00h.
Marc Marti-Renom
Marc Marti-Renom, investigador principal de la Unidad de Genómica Estructural del CIPF.
Un grupo de investigadores de la Unidad de Genómica Estructural del Departamento de Bioinformática y Genómica del Centro de Investigación Príncipe Felipe (CIPF), de Valencia, y la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts, ha determinado y definido por primera vez y con gran resolución la estructura en tres dimensiones de una región del genoma humano (en concreto, el dominio alfa-globina); el hallazgo abre nuevas líneas de investigación sobre cómo la organización tridimensional del genoma juega un papel relevante en la regulación de los genes. En el estudio, que se publica en el último número de Nature Structural & Molecular Biology, los investigadores han determinado una estructura de la cromatina dentro del núcleo, hasta ahora invisible, que se caracteriza por una forma globular que podría albergar las llamadas "fábricas de transcripción" de genes. El trabajo permite la formulación de una hipótesis aplicable a todo el genoma, según la cual la cromatina se plegaría en forma de glóbulos dispuestos uno encima del otro, de manera iterativa y constante. Ese avance supone un nuevo paso en los trabajos para la caracterización de los principios de la estructura de los cromosomas, la identificación del papel específico de los elementos genómicos, así como el mapa de relaciones entre genes y sus elementos reguladores, o la relación entre la estructura del genoma y distintas enfermedades.ç
Según ha explicado a DM Marc Marti-Renom, investigador principal de la Unidad de Genómica Estructural del CIPF, "durante años hemos desarrollado métodos de predicción de estructura de proteínas basados en conceptos recogidos de la resonancia magnética, donde de forma abstracta se observan las proteínas como puntos y restricciones entre los puntos en el espacio. Hace algo más de tres años me planteé que ese sistema podría emplearse para determinar la estructura de genomas enteros, pues no existía ninguna técnica experimental o computacional que permitiera visualizar las tres dimensiones de un genoma". Marti-Renom y Davide Baù, investigador en su unidad, se pusieron en contacto con Job Dekker, de la Universidad de Massachusetts, que disponía de una técnica de biología molecular y celular experimental que permitía ver cuántas veces interaccionaban partes del genoma consigo mismas. Y a partir de la fusión de estas dos visiones, se inició el proyecto.
"Decidimos probarlo en una región concreta del genoma humano: el dominio alfa-globina, el dominio más estudiado para la estructura de cromatina"; además, pertenece a la región 8 del proyecto internacional Encode, que investiga de forma exhaustiva y con detalle el uno por ciento del genoma humano.
Estudiaron y compararon la región en dos líneas celulares diferentes, para ver si la activación de los genes o expresión génica se relaciona con la estructura tridimensional que adoptan esas regiones. "El primer tipo celular tenía silenciados todos los genes de alfa-globina, mientras que el segundo era una línea celular tumoral del eritrocito, que tenía muy activados esos genes". La iteración metodológica de técnicas híbridas (experimentales y computacionales) fue fundamental, así como la colaboración con los grupos de Dekker y de Jeanne Lawrence, también de la Universidad de Massachusetts; gracias a ello se apreciaron diferencias estructurales, pero también "un sorprendente rasgo común entre las dos líneas: la formación de unos glóbulos de cromatina. Ese hallazgo es una de las aportaciones fundamentales del estudio, pues se trata de la definición de un nuevo tipo de plegamiento hasta ahora no observado y que va más allá de la famosa fibra de 30 nanómetros de cromatina".
(Nature Struct & Mol Biol DOI: 10.1038/nsmb.1936).
UNA HIPÓTESIS ESTRUCTURAL
Los glóbulos de cromatina hallados por el grupo de Marc Marti-Renom han dado pie a la hipótesis de que en el centro de su estructura existe la maquinaria necesaria proteica para transcribir genes, mientras que en la periferia se sitúan genes silenciados. "Si se demuestra, tendría un impacto en cómo pensamos que se organiza el núcleo celular: es asumido que las proteínas entran en el ADN y se desplazan por encima mientras desarrollan la duplicación o la transcripción. Pero con esta estructura, es más fácil pensarlo al revés: un gran complejo de proteínas estático y el ADN se desplaza a través. Es una nueva manera de entender el sistema. Sabemos que diferentes niveles de expresión genómica generan estructuras distintas y pueden hacerlo para cualquier región del genoma humano, así que en un futuro podría emplearse como marcador de enfermedad o prueba diagnóstica: con un célula sana y otra cancerígena, y conociendo la región asociada al cáncer, podría comprobarse si existen diferencias entre ambas estructuras concretas. Pero es un futuro muy lejano".
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