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Aproximadamente 6 millones de pares de bases, empaquetados en 46 cromosomas, componen el ADN contenido en cada célula del cuerpo humano. Se estima que este material genético tiene unos 2 metros de largo y, contando todas las células del cuerpo humano, sería posible cubrir la distancia de la Tierra al Sol (ida y vuelta) 300 veces. Pero, ¿cómo está contenido este material en el núcleo de las células microscópicas? La respuesta está en el complejo formado por el ADN bicatenario y las proteínas histonas que se llama cromatina.
Compactación de ADN
La formación de cromatina está relacionada con tres factores principales:
- a) la compactación del ADN bicatenario, permitiendo su correcta ubicación dentro del núcleo celular;
- b) la protección de la información genética; y
- c) regulación de la expresión génica.
La transformación del ADN bicatenario en estructuras altamente condensadas (cromosomas) se produce mediante la unión a proteínas similares a las histonas, formando un complejo conocido como nucleosoma. Esta pequeña familia de proteínas (H1, H2A, H2B, H3 y H4) está formada por moléculas cargadas positivamente, que facilitan su unión al ADN bicatenario, que tiene carga opuesta (negativa) debido a la presencia de grupos fosfato. Un conjunto de ocho proteínas histonas en asociación con 146 pares de bases de ADN se denomina nucleosoma, y la energía utilizada en esta unión se libera de las propias histonas, principalmente en forma de interacciones electromagnéticas.
Los nucleosomas permanecen unidos entre sí a través de aproximadamente 20 pares de bases de ADN. Enlazador de ADN), dando a esta estructura una forma similar a la de un collar de cuentas en la fotografía microscópica. La compresión y compresión de los nucleosomas forman fibras de unos 250 nanomilímetros, reduciendo el volumen de ADN y, posteriormente, dando lugar a la cromátida presente en los cromosomas.
Regulación de la expresión génica
La transcripción y replicación del ADN son procesos regulados por la estructura de la cromatina. Las porciones de ADN altamente condensadas, llamadas heterocromatina, no se transcriben y se encuentran en la parte periférica del núcleo celular. Por otro lado, la eucromatina corresponde a una región del ADN que se descondensa durante la interfase (fase inicial de la mitosis) y se ubica en la región central del nucleoplasma. Esta porción de ADN lleva a cabo la transcripción del código genético principalmente a través de la acetilación de histonas (la unión de radicales acetilo a proteínas histonas), dejando así el ADN “libre” para ser transcrito. Este proceso se interrumpe cuando el radical acetilo se desprende de las histonas, provocando su reasociación con la molécula de ADN, impidiendo así su transmisión debido a la estructura condensada.
La regulación de la expresión génica también se puede llevar a cabo mediante metilación del ADN. La adición de radicales metilo a las bases de citosina presentes en esta molécula también previene la transcripción del código genético.
Protección de código genético
Además de los factores reguladores de la expresión espacial y genética, la formación de cromatina también está relacionada con la protección de la información contenida en el ADN. Los cromosomas contienen en su estructura una secuencia de ADN conocida como telómero; este complejo está formado por secuencias de ADN inactivas (no codificadoras de genes) y proteínas de unión, y marca el final de un cromosoma. Este mecanismo evita la degradación de los extremos del cromosoma durante la copia de material genético y evita que la célula lo reconozca como una molécula de ADN corrupta que necesita reparación.
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Referencias
Atlas de Genética y Citogenética en Oncología y Hematología. Disponible en: http://atlasgeneticsoncology.org/Educ/ChromatinEducEng.html
Educación Scitable por la Naturaleza. Cromatina. Disponible en: https://www.nature.com/scitable/definition/chromatin-182/
Educación Scitable por la Naturaleza. Empaquetado de ADN: nucleosomas y cromatina. Disponible en: https://www.nature.com/scitable/topicpage/dna-packaging-nucleosomes-and-chromatin-310/
