La inhibición del complejo BAF provoca una rápida pérdida de accesibilidad al ADN
Representación artística del complejo BAF interactuando con el ADN y los nucleosomas. Crédito: Bobby Rajesh Malhotra_CeMM
Cuando las células humanas tienen que adaptarse debido a una amplia variedad de influencias externas, el complejo BAF juega un papel central porque controla la accesibilidad del ADN y, por lo tanto, la información almacenada en él. En uno de cada cinco cánceres humanos, se encuentra una mutación en uno de los genes del complejo BAF. Los científicos del grupo de investigación del Investigador Principal Stefan Kubicek en el Centro de Investigación de Medicina Molecular CeMM de la Academia de Ciencias de Austria han investigado este complejo en más detalle utilizando técnicas novedosas y pudieron mostrar qué tan rápido los cambios en los genes del complejo BAF influyen en la accesibilidad. de ADN El estudio ahora ha sido publicado en Nature Genetics.
La cromatina es un componente central del núcleo celular y se refiere al material que forma los cromosomas. Organiza los aproximadamente dos metros de ADN humano de tal forma que determinados genes se activan o desactivan según el tipo de célula. La «unidad de empaquetamiento» más pequeña de la cromatina es el nucleosoma, que consta de 146 pares de bases de ADN envueltos alrededor de un octámero de histonas. Cada vez que las células necesitan adaptarse, por ejemplo debido a influencias ambientales o señales de desarrollo, son necesarios los cambios correspondientes en la cromatina. Estos son llevados a cabo por varias enzimas, incluidos los complejos de remodelación de la cromatina, que utilizan la energía del trifosfato de adenosina (ATP) para mover los nucleosomas a lo largo del ADN o para eliminarlos por completo. Un importante complejo de remodelación de la cromatina es el complejo BAF. Consta de hasta 14 subunidades codificadas por 29 genes que interactúan en diferentes combinaciones. Estudios previos han encontrado mutaciones en ciertas subunidades del complejo BAF en numerosos tipos de cáncer. En su estudio publicado recientemente, el investigador principal del CeMM Stefan Kubicek y su grupo de investigación investigaron los efectos directos de los cambios en el complejo BAF en la accesibilidad del ADN.
Más rápido que el ciclo celular
Para para observar las funciones de los complejos de remodelación de la cromatina, comúnmente se utilizan métodos genéticos que pueden inactivar estas proteínas en 3-5 días. Sin embargo, debido a la lentitud de estas tecnologías, difícilmente eran adecuadas para determinar los efectos inmediatos de los cambios en el complejo BAF sobre la accesibilidad del ADN. Por lo tanto, las científicas Sandra Schick, Sarah Grosche y Katharina Eva Kohl del grupo de investigación de Kubicek se basaron en el llamado sistema degron. «Aquí también usamos la edición del genoma CRISPR. Pero en lugar de destruir una subunidad BAF, la fusionamos con una pequeña proteína llamada ‘dTag’. Al agregar una sustancia activa específica, podemos reclutar la subunidad etiquetada con ‘dTag’ a los componentes de la ‘eliminación de desechos’ celular. La subunidad BAF marcada se degrada en una hora. Esto hace posible observar con precisión si las accesibilidades cambian posteriormente y cómo», explican los autores del estudio. Stefan Kubicek agrega: «Nuestro estudio ha demostrado que la eliminación de una subunidad específica del complejo BAF conduce inmediatamente a una pérdida de accesibilidad a ciertas regiones del ADN. El efecto parece inmediato, lo que sugiere que el ciclo celular no juega ningún papel en este proceso. También estábamos pudimos confirmar estos resultados con inhibidores farmacológicos del complejo BAF, que mostraron efectos particularmente rápidos Suponemos que procesos similares a los de nuestro sistema modelo también juegan un papel en la carcinogénesis cuando se producen mutaciones de una subunidad del complejo BAF en las células para el primera vez».
La letalidad sintética amplifica el efecto
En estudios anteriores, el grupo de investigación de Kubicek ya había investigado cómo interactúan los diferentes genes dentro del complejo BAF. Esto demostró que las células en las que solo un determinado subgrupo BAF tiene una mutación y reduce la accesibilidad al ADN pueden seguir viviendo y creciendo. En algunos casos, sin embargo, la desactivación adicional de otro subgrupo específico conduce a la muerte celular. Esta interacción de genes específicos se denomina letalidad sintética. Existe una letalidad sintética conocida en los dos genes SMARCA2 y SMARCA4. Las células pueden tolerar la pérdida de cualquiera de estos genes, pero mueren tan pronto como ambos mutan. Se ha encontrado que las mutaciones de SMARCA4 son particularmente comunes en las células cancerosas. La inhibición específica de SMARCA2 tiene el potencial de explotar la letalidad sintética para matar específicamente estas células cancerosas mutadas en SMARCA4 sin dañar las células sanas. En su estudio actual, los autores del estudio observaron los efectos inmediatos de la letalidad sintética. «Queríamos saber qué sucede cuando eliminamos ambas subunidades», dice la autora del estudio, Sandra Schick. Esto mostró que, en comparación con la pérdida de cada subunidad individual, incluso más regiones del ADN pierden accesibilidad, especialmente aquellas que son cruciales para la identidad celular. «Vemos que los llamados ‘superpotenciadores’, regiones reguladoras de genes muy activas, solo pierden su accesibilidad cuando activamos esta letalidad sintética, es decir, perdemos tanto SMARCA4 como SMARCA2».
El complejo BAF necesita una actividad constante.
Además, los científicos intentaron desencadenar el mismo efecto utilizando sustancias farmacológicas. Estos inhiben la actividad del complejo BAF y evitan que mueva los nucleosomas. El líder del proyecto, Stefan Kubicek, explica: «Nuestros resultados muestran que mantener la accesibilidad de los sitios controlados por BAF en el genoma requiere una remodelación constante dependiente de ATP. Esto significa que el complejo BAF necesita energía constante proporcionada por ATP para mover los nucleosomas y, por lo tanto, mantener el acceso a la ADN. La anulación completa de la función del complejo BAF da como resultado una pérdida casi total de accesibilidad a la cromatina en los sitios controlados por BAF».
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Estrategias de crecimiento del cáncer desconcertantes: se identificaron nuevos objetivos para las mutaciones de remodelación de la cromatina Más información: Sandra Schick et al, La perturbación aguda de BAF provoca cambios inmediatos en la accesibilidad de la cromatina, Nature Genetics (2021) ). DOI: 10.1038/s41588-021-00777-3 Información de la revista: Nature Genetics
Proporcionado por CeMM Research Center for Molecular Medicine of the Austrian Academy of Sciences Cita: La inhibición del complejo BAF causa una pérdida rápida de la accesibilidad del ADN (2021, 9 de febrero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-02-inhibition-baf-complex-rapid-loss.html Este documento es sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.