Asocian el empaquetado del genoma humano a la pluripotencia de las células

Redacción. Madrid
Investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) y el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona han logrado mediante microscopía de ultra-resolución visualizar por primera vez cómo se empaqueta el genoma humano, comprobando que no se hace de forma regular como se pensaba hasta ahora. Además, han visto diferencias en función del estado de la célula madre.

Melike Lakadamyali.

Hasta ahora se pensaba que el ADN se empaquetaba mediante la repetición periódica de los nucleosomas --el primer nivel de organización de los cromosomas-- a lo largo de todo el genoma, lo que da lugar a la cromatina. Sin embargo, la falta de técnicas e instrumentos adecuados había impedido observar de una manera no invasiva y sin resolución la organización de la cromatina dentro del núcleo de una célula.

En este trabajo, publicado en la revista 'Cell', ambos centros de investigación han sido capaces de visualizar e incluso contar las unidades más pequeñas que, empaquetadas juntas, forman el genoma.

Para ello, han contado con una nueva técnica óptica de microscopía de super-resolución con la que, junto a aproximaciones cuantitativas innovadoras y simulaciones numéricas, también fueron capaces de definir la arquitectura del genoma a escala nanométrica.

De este modo, encontraron que los nucleosomas se empaquetan en grupos irregulares a través de la cromatina y que están separados por regiones de ADN libres de nucleosomas.

"Hemos sido capaces de ver e incluso contar nucleosomas a través de las fibras de cromatina, así como determinar su organización. Supera el límite de difracción, factor que normalmente limita la resolución espacial de los microscopios convencionales, y nos permite definir con precisión la estructura de la fibra de cromatina", ha reconocido Melike Lakadamyali, líder de grupo en el ICFO.

Asimismo, esta técnica permitió a los investigadores ir aún más allá y, mediante la comparación entre células madre y células diferenciadas (células especializadas que ya han adquirido su rol), pudieron observar diferencias considerables en la arquitectura de la fibra de cromatina de ambas células.

Depende de la pluripotencia de las células

"Encontramos que las células madre tienen una estructura de la cromatina diferente de células somáticas (especializadas). Al mismo tiempo, esta diferencia se correlaciona con el nivel de pluripotencia; cuanto más pluripotente es una célula, menos denso es su empaquetado", según ha destacado Pia Cosma, jefe de grupo y profesora de investigación ICREA en el CRG.

Un hallazgo que, según esta experta, da nuevas pistas para entender el funcionamiento de las células madre así como su estructura genómica, lo que será de gran utilidad para el estudio de la reprogramación celular.

A pesar de que todas las células contienen la misma información genética, no se expresan todos los genes al mismo tiempo. Por lo tanto, cuando una célula se especializa, algunas de las regiones de ADN se silencian o se encuentran menos accesibles a la molécula que lee el genoma: la ARN polimerasa.

De este modo, según la especialización de las células se producirán diferentes niveles de empaquetamiento del ADN, lo que establece una nueva comprensión de cómo se configura y se empaqueta la fibra de cromatina formando una estructura específica de ADN en cada célula.