La regulación de la cromatina, el switch en el encendido y apagado de genes

La epigenética es el tercer gran parteaguas en la biología.
El 80% del ADN que anteriormente era considerado "basura" participa en la regulación de la expresión genética

 

Félix Recillas

Los resultados del proyecto para el Desarrollo de la Enciclopedia de los Elementos del ADN (ENCODE por sus siglas e inglés), plantearon nuevas interrogantes acerca de cómo se controla la doble hélice, es decir cuáles son los mecanismos celulares relacionados con la expresión de genes sin que se modifique la estructura genética. Lo anterior está relacionado con la cromatina, el mecanismo de compactación del ácido desoxirribonucleico (ADN) dentro del núcleo de las células, cuya modulación deriva en diversos procesos como el de diferenciación celular, o en el desarrollo de enfermedades como el cáncer.
La descripción de la estructura del ADN, hace 60 años, permitió entender el mecanismo de la duplicación del material genético, mientras que el Proyecto del Genoma Humano (PGH) se centró en la lectura de cada una de las letras químicas (adenina A, tiamina T, guanina G y citosina C) que componen las cadenas de ADN. Estos avances son para el doctor Recillas Targa dos de los tres acontecimientos que marcaron la historia de la biología y dieron paso al concepto de la expresión de genes, que se traduce en el encendido y apagado de éstos en momentos específicos.
El PGH arrojó que únicamente el 2% del genoma está relacionado con la producción de proteínas -componentes estructurales de nuestras células- que corresponden a la expresión de un determinado gen y mostró la existencia de ADN que no es codificante, es decir no se expresa en proteínas. Sin embargo, el proyecto ENCODE, que duró 10 años, concluyó que cerca del 80% de este ADN anteriormente llamado “basura” tiene funciones de regulación en la expresión genética.

Cambios epigenéticos

Para el doctor Félix Recillas Targa, del Departamento de Genética Molecular del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM y miembro de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), entender la estructura de la cromatina y su modulación es parte del tercer parteaguas en la biología, a esta disciplina se le ha dado el nombre de epigenética, y se refiere a las proteínas y otras sustancias químicas que rodean la molécula de ADN y tienen un efecto en la expresión de los genes.
Conforme los organismos fueron evolucionando se volvió necesario el incremento de la información genética o genoma, y con ello la necesidad de compactar el ADN en el interior del núcleo de las células. El investigador explicó que para que la maquinaria celular tenga acceso a los genes, la molécula del ADN debe compactarse de manera organizada.
La unidad primaria de la estructura de compactación de la información genética es el nucleosoma, en el cual se enreda un fragmento de 146 pares de bases de DNA, cada nuclesoma está formando por dos de cada una de las proteínas histónicas: H2A, H2B, H3 y H4. Al mismo tiempo el conjunto de nucleosomas forman un cromosoma que representa el mayor nivel de organización de la cromatina.
Lo anterior implica la existencia de otro mecanismo, este permite relajar el ADN compactado a través de obturadores moleculares -encendidos y apagados- que relajan o compactan la estructura de la cromatina y dejan que la maquinaría celular lea o no la información genética, es decir, se puedan producir o no las proteínas necesarias para el funcionamiento del organismo.
Cuando las señales de la célula ocasionan que las histonas se compacten, las moléculas que leen el código no pueden tener acceso al ADN y el gen se apaga, en cambio si las señales de la célula permiten que las histonas se separen entre ellas, las moléculas pueden entonces leer el ADN y el gen se enciende.
El doctor Recillas resaltó que algunas enfermedades pueden tener origen en las alteraciones de algún componente que participa en organizar y/o modificar la cromatina, tal es el caso del cáncer, en donde se presenta una masa anormal de tejido provocada por la acelerada y descontrolada multiplicación de células, a causa del apagado de los genes encargados de indicarle a las células dañadas repararse o destruirse.