MADRID, 21 Ene. (EUROPA PRESS) -
Científicos de las universidades de Delft (Países Bajos), Viena (Austria) y Lausana (Suiza) han descubierto que las máquinas proteínicas que dan forma a nuestro ADN pueden cambiar de dirección. Hasta ahora, los investigadores creían que estos llamados motores SMC que forman bucles en el ADN podían moverse solo en una dirección.
El descubrimiento, que se publica en 'Cell' , es clave para comprender cómo estos motores dan forma a nuestro genoma y regulan nuestros genes. "A veces, una célula necesita ser rápida para cambiar qué genes deben expresarse y cuáles deben desactivarse, por ejemplo, en respuesta a la comida, el alcohol o el calor. Para activar y desactivar los genes, las células utilizan motores de mantenimiento estructural de cromosomas (SMC) que actúan como interruptores para conectar diferentes partes del ADN", explica el primer autor Roman Barth.
"Sin embargo, las máquinas SMC no saben naturalmente qué partes conectar. Simplemente cargan en algún lugar del ADN y comienzan a darle forma de bucle hasta que llegan a un punto en el que se ven obligadas a detenerse. Es por eso que dependen en gran medida de la capacidad de explorar ambos lados del ADN para encontrar las señales de stop adecuadas", afirma.
De esta forma, los biofísicos de la Universidad Tecnológica de Delft han descubierto que los motores SMC pueden cambiar de dirección, al contrario de lo que se creía posible. "Nuestros experimentos muestran que los motores SMC tiran momentáneamente de ADN de un lado y luego cambian de dirección para tirar de ADN del lado opuesto. Al hacerlo, pueden tirar de ADN en un bucle desde ambos lados a lo largo del tiempo.
Descubrimos que esto es cierto para todos los tipos de motores SMC, de los cuales hay muchos", dice el profesor de Delft Cees Dekker, que supervisó la investigación. "Se puede comparar con una caja de cambios de un coche: con una palanca de cambios manual puedes hacer que el coche se mueva hacia adelante o hacia atrás. Incluso identificamos la 'palanca de cambios', la subunidad proteica NIPBL, en la proteína del motor SMC de cohesión".
Para descubrir la marcha atrás de los motores SMC, los investigadores utilizaron un microscopio avanzado de fabricación casera para observar proteínas individuales en moléculas de ADN individuales. Esto es en sí mismo un logro impresionante, como explica Barth: "Una sola célula contiene millones de proteínas y el cuerpo humano está hecho de billones de células. Extraer unas pocas proteínas y poder 'observarlas' una por una es una notable hazaña de la nanotecnología que implica la obtención de imágenes a una escala de nanómetros, 100.000 veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano".
"Una vez que entendamos cómo los motores moleculares de las células del sistema nervioso central dan forma al ADN, podremos empezar a preguntarnos qué es lo que falla en enfermedades como el cáncer y las enfermedades neurodegenerativas y, lo que es más importante, cómo corregirlo", afirma Barth. "Las enfermedades neurodegenerativas, por ejemplo, pueden ser el resultado de una mala regulación de los genes durante las primeras etapas del embarazo. De hecho, hay un par de enfermedades graves, como el síndrome de Cornelia de Lange, vinculadas a las células del sistema nervioso central, en las que es probable que los motores no funcionen correctamente dentro de las células del embrión".
Siendo así, el estudio resuelve finalmente la confusión en la comunidad científica sobre varias teorías contradictorias sobre cómo funcionan las células SMC. Las primeras investigaciones sugerían que las células SMC pueden moverse estrictamente en una sola dirección, mientras que otras investigaciones sugerían que atraían ADN de ambos lados simultáneamente. El descubrimiento resuelve estas controversias.
"Haber encontrado puntos en común entre los motores de las células SMC ayuda a enfocar y agilizar el campo de investigación de las células SMC. Ya no tenemos que buscar un nuevo mecanismo para cada tipo individual de proteína SMC. También acelerará el campo hacia la ciencia aplicada. Me alegraría ver que este conocimiento se trasladara a las empresas farmacéuticas, los hospitales y, eventualmente, los consultorios médicos", señala Barth.