¿Cromatina conservada?
El Mar Muerto, donde vive Haloferax volcanii Wikimedia, Ian y Wendy SewellNuestro material genético se empaqueta en cromatina: ADN envuelto alrededor de proteínas llamadas histonas y luego unido en paquetes llamados nucleosomas. Este estilo de empaquetamiento se ha considerado durante mucho tiempo un sello distintivo de los eucariotas, una forma de comprimir nuestros grandes genomas en tamaños manejables y controlar la expresión de nuestros genes. Pero científicos de la Universidad de Toronto han demostrado que las arqueas, un dominio separado de la vida, también envuelven sus genomas alrededor de las histonas de una manera que se asemeja a la cromatina eucariótica.
“La sabiduría convencional era que el propósito de la cromatina fue el empaquetado del genoma: encajar un tramo de ADN de 4 metros en un núcleo de 5 micrómetros” dijo Corey Nislow de la Universidad de Toronto, quien dirigió el nuevo estudio. Pero las arqueas no tienen núcleo, y sus pequeños genomas circulares son más fáciles de empaquetar dentro de sus células. “Si la función principal de la cromatina no es empaquetar, podría…
Hay dos tipos de histonas arqueales, que colectivamente forman haces de cuatro y protegen alrededor de 60 pares de bases de ADN. Por el contrario, los eucariotas tienen cuatro tipos de histonas que se ensamblan en grupos de ocho y protegen alrededor de 147 pares de bases. [Nuestro conocimiento de estas histonas arqueológicas] es análogo al estado del campo de histonas eucariotas antes de 1985, antes de que tuviéramos alguna idea de cómo la secuencia de ADN determina el posicionamiento del nucleosoma y antes de que apreciáramos el papel fundamental de las histonas en la regulación de la expresión génica, dijo Nislow. .
Su equipo ha comenzado a abordar estas brechas al mapear dónde se encuentran las histonas en todo el genoma de Haloferax volcanii, una arquea amante de la sal que vive en el Mar Muerto. Ofrece un importante conjunto de datos y un vistazo a la cuestión de los orígenes antiguos de la cromatina, dijo Frank Pugh de la Universidad Estatal de Pensilvania, que no participó en el estudio.
Ron Ammar, estudiante graduado en El laboratorio de Nislow utilizó una estrategia que ha funcionado bien con genomas eucarióticos fusionando histonas y ADN junto con formaldehído, digiriendo las secciones no fusionadas de ADN entre los nucleosomas y luego eliminando las histonas para revelar tramos protegidos de ADN. Al secuenciar estos fragmentos y compararlos con H. volcanii completo, Ammar creó un mapa de secuencias que estaban protegidas por histonas. Este es el primer análisis de este tipo en Archaea y es considerablemente satisfactorio verlo, dijo Peter Geiduschek de la Universidad de California en San Diego, quien no participó en la investigación.
El mapa mostró que H.volcanii se posicionan periódicamente, al igual que los de los eucariotas. Sin embargo, en un tramo dado de ADN, el archaeon tenía alrededor de tres veces más nucleosomas que los eucariotas, probablemente porque sus histonas forman grupos de cuatro en lugar de ocho y, por lo tanto, empaquetan menos ADN en cada nucleosoma.
Ammar comparó estas posiciones con los datos que recopiló sobre la expresión génica de H.volcaniis y descubrió que los sitios donde los genes comienzan a transcribirse son desiertos libres de histonas, flanqueados por nucleosomas en posiciones específicas. Ambas características son características de la organización del genoma eucariótico.
Nislow cree que estas características conservadas sugieren que la arquitectura básica de la cromatina evolucionó antes de que las arqueas y los eucariotas se separaran hace más de 2000 millones de años con la función original de controlar los genes.
Pero John Reeve de la Universidad Estatal de Ohio, quien descubrió por primera vez las histonas arqueológicas en 1997, dijo que el equipo en realidad no ha demostrado que los fragmentos de ADN no digeridos estén protegidos por histonas. [Es] una suposición razonable, pero sin embargo una suposición, dijo.
Para verificar que las histonas realmente protegen el ADN, y que esta asociación regula los genes, el equipo de Nislow ahora está estresando al máximo Haloferax para inducir cambios a gran escala en la expresión génica. Si estos se reflejan en cambios en las posiciones de los nucleosomas, entonces apoyaría la idea de que los nucleosomas están directamente involucrados en el control de la expresión génica.
Pero incluso si las histonas arqueológicas controlan la expresión génica, parece poco probable que lo están haciendo de manera esencial. Después de todo, el equipo de Reeves logró eliminar los genes de histonas de algunas arqueas sin matarlas ni afectar en gran medida la expresión génica. Y, señaló Geiduschek, algunas arqueas no tienen histonas, pero sí tienen proteínas que normalmente se asocian con la cromatina. ¿Qué podría mostrar un análisis de todo el genoma de su cromatina? se preguntó.
R. Ammar et al., Chromatin es una innovación antigua conservada entre Archaea y Eukarya, eLife, 1:e00078, 2012.
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