DNA with a Twist
Los científicos se han vuelto un poco más complicados para comprender cuánto tiempo se empaquetan las cadenas de ADN en espacios diminutos. Una nueva investigación sobre moléculas individuales de ADN muestra que los segmentos superenrollados de bucles extra-retorcidos de ADN pueden moverse saltando a lo largo de una hebra de ADN. Los resultados, publicados hoy (13 de septiembre) en Science, brindan a los investigadores nuevos conocimientos sobre la organización del ADN y apuntan a un mecanismo sorprendentemente rápido de regulación génica dentro de las células.
Este es el primero estudio que aborda la dinámica de las superenrollamientos del ADN, dijo Ralf Seidel, quien estudia el movimiento de las proteínas motoras moleculares a lo largo del ADN en la Universidad Tecnológica de Dresde, pero no participó en la investigación. Este movimiento de salto de superenrollamiento permite que las hebras de ADN transmitan superenrollamiento, uniendo los sitios de una manera muy rápida.
El ADN, al ser una doble hélice, se retuerce de forma natural. In vivo, está empaquetado con proteínas llamadas histonas que ayudan a condensar millones o miles de millones de nucleótidos en…
Para tener una mejor idea de cómo se comportan los superenrollamientos, Cees Dekker de la Universidad Tecnológica de Delft y su sus colegas indujeron superenrollamientos en cadenas sencillas de moléculas de ADN, marcadas con tinte fluorescente. Un extremo del ADN se ancló al costado de un tubo capilar de vidrio y se adjuntó una perla magnética al otro extremo. Esto permitió a los investigadores utilizar imanes minúsculos para torcer el ADN e inducir superenrollamientos y observar su movimiento mediante microscopía de fluorescencia.
Inesperadamente, el equipo descubrió que los superenrollamientos se mueven a lo largo de las hebras de ADN de una de dos maneras. A veces se difunden lentamente a lo largo de la hebra; otras veces, los superenrollamientos saltaban y desaparecían repentinamente de un lugar mientras aparecían simultáneamente en un lugar distante más abajo en la hebra.
Esto es mucho más complicado que la difusión de los superenrollamientos a lo largo del ADN, dijo Prashant Purohit, quien estudia el ADN. comportamiento en la Universidad de Pensilvania, pero no participó en el estudio. El ADN se está comportando de forma no local, anotó. Muestra que el enrollamiento de la hebra de ADN es una cantidad global, no local [de la hebra].
Hasta ahora, el intrigante fenómeno solo se ha observado en hebras individuales de ADN desnudo, advirtió Seidel, por lo que no está claro. cómo podrían actuar los superenrollamientos in vivo, cuando el ADN está bien empaquetado y repleto de proteínas. Puede ser que ese comportamiento sea más importante para el ADN en las células procariotas, que tienen menos ADN empaquetado que las células eucariotas, anotó Bryan Daniels, quien modela sistemas biológicos en los Institutos de Descubrimiento de Wisconsin en la Universidad de Wisconsin-Madison.
También es probable que el entorno iónico de la célula influya en el comportamiento del superenrollamiento. Es más probable que el ADN se condense en presencia de iones multivalentes (3 o más cargas positivas), por ejemplo, que en un entorno de iones monovalentes. Y Dekker y sus colegas, que usaron iones monovalentes en sus experimentos, descubrieron que se formaban más superenrollamientos a concentraciones más bajas de iones.
Dekker y su equipo ahora están analizando cómo las diferentes secuencias de ADN y la presencia de Las proteínas de unión al ADN pueden influir en la formación y el movimiento de las superenrollamientos, el primer paso hacia la comprensión del movimiento de las superenrollamientos in vivo.
Sus sorprendentes 60 años después de la doble hélice, todavía se estaban descubriendo las propiedades básicas del ADN, dijo Dekker.
MTJ van Loenhout et al., Dynamics of DNA supercoils, Science, doi: 10.1126/science.1225810, 2012.
Video de Marijn van Loenhout, cortesía de Cees Dekker lab TU Delft
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