La organización espacial del genoma es crucial en la expresión génica

Un estudio publicado en Nature Genetics plantea un nuevo enfoque de la regulación génica.

Redacción | 15/01/2018 17:00

Miguel Beato, Gillaume Filion y Thomas Graf, jefes de grupo del proyecto '4D Genome'. (DM)

En un artículo publicado en Nature Genetics, un equipo interdisciplinario de científicos del Centro de Regulación Genómica (CRG), en Barcelona, demuestra que la organización espacial del genoma juega un papel crucial en la expresión de los genes y, en consecuencia, en determinar el destino de las células.

Todo empezó con el proyecto 4D Genome, una iniciativa financiada por una ayuda Synergy del Consejo Europeo de Investigación con la que los científicos querían descubrir si la arquitectura del genoma tenía una función biológica o si era un simple efecto secundario fruto de la propia actividad del genoma.

El modelo que utilizaron para investigarlo fue la reprogramación celular de glóbulos blancos. Los factores de transcripción juegan un papel muy importante en este proceso y el equipo del proyecto 4D Genome los ha estudiado con gran detalle. Evaluaron cómo los factores de transcripción inducen los cambios en la expresión de los genes, las modificaciones de la cromatina y los cambios en la organización 3D del genoma.

Existen otras moléculas aparte de los factores de transcripción que también están implicadas en la regulación génica, como los reguladores que ayudan a empaquetar el genoma en el núcleo de la célula o a desempaquetarlo cuando se necesita. Los científicos utilizaron un método de reprogramación desarrollado por el investigador del CRG Thomas Graf y su equipo. Con dicha herramienta de precisión consiguieron estudiar la dinámica de la organización del genoma, comparando los cambios en su arquitectura y en la transcripción en diferentes momentos a lo largo de la reprogramación.

Reorganización espacial
"Esperábamos observar que los factores de transcripción primero encenderían ciertos genes, y que ello forzaría luego la reorganización de la estructura 3D del cromosoma. Sorprendentemente, lo que encontramos fue que, en una gran parte del genoma, los factores de transcripción en realidad promovían la reorganización espacial primero, antes de encender ningún gen," explica Ralph Stadhouders, co-primer autor del trabajo junto al biólogo computacional Enrique Vidal.

"Nuestro trabajo muestra que los factores de transcripción juegan un papel completamente nuevo en la reprogramación: no sólo encienden y apagan genes, sino que promueven los cambios arquitectónicos necesarios para modificar la expresión de los genes," afirma Thomas Graf, jefe de grupo senior en el CRG y líder de este estudio. "Nuestros resultados pueden tener importantes implicaciones para todos aquellos investigadores que estén estudiando la regulación de los genes en general. Ahora sabemos que no podemos ignorar la organización a gran escala del genoma. Además, abre nuevas preguntas sobre cómo se forman estos enormes cambios: podría tratarse de nuevos mecanismos, quizás incluso se trate de nuevos procesos necesarios para cambiar algunas áreas del genoma".

Los resultados publicados en Nature Genetics indican que la arquitectura del genoma tiene un valor muy importante para controlar la expresión de los genes durante la reprogramación y, por consiguiente, para las funciones especializadas de las células del cuerpo. "Acabamos de destapar lo que podría ser sólo el principio de un nuevo mecanismo crítico mediante el cual las células regulan la expresión de los genes", afirma el co-investigador principal de este trabajo y profesor de investigación ICREA en el CNAG-CRG, Marc A. Martí-Renom. "Este nuevo descubrimiento también podría ser fundamental para estudiar el desarrollo y para algunas enfermedades relacionadas con el desarrollo y el cáncer", concluye el investigador.

"Promover y apoyar la investigación básica es crucial para avanzar en el conocimiento. Estamos orgullosos que nuestro proyecto ya nos esté ofreciendo las primeras respuestas a la pregunta candente sobre si la organización 3D contribuye a la regulación del genoma," sostienen los cuatro jefes de grupo que lideran el proyecto 4D Genome: Thomas Graf, Marc A. Martí-Renom, Guillaume Filion, y Miguel Beato.