
Resumen gráfico de los hallazgos. La proteína DDM1 abre los extremos terminales del ADN del nucleosoma y ayuda a marcar los «genes saltadores» (transposones). Crédito: Osakabe et al. 2024
Una investigación conjunta internacional dirigida por Akihisa Osakabe y Yoshimasa Takizawa de la Universidad de Tokio ha dilucidado los mecanismos moleculares en el berro (Arabidopsis thaliana) mediante los cuales la proteína DDM1 (disminuida en la metilación del ADN 1) inhibe la transcripción de «genes saltadores».
DDM1 hace que los genes saltarines sean más accesibles para depositar marcadores químicos que reprimen la transcripción. Debido a que existe una mutación de esta proteína en los humanos, el descubrimiento proporciona información sobre las condiciones genéticas causadas por tales mutaciones del «gen saltador». Los hallazgos fueron publicados en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.
Un ADN segmentado a menudo se denomina cadena. En una celda, sin embargo, parece una bola de hilo, sólo que los patrones de bucle son más complejos. La unidad más pequeña se llama nucleosoma. Consiste en un segmento de ADN envuelto alrededor de una estructura proteica (histonas).
Los transposones, genes que pueden «saltar» a diferentes lugares del genoma, quedan atrapados en los nucleosomas, lo que dificulta que la célula deposite marcadores químicos que reprimen la transcripción de los transposones. DDM1 es una proteína que se sabe que mantiene marcadores de quimiocinas represivos, pero no está claro cómo accede a los transposones cuando están cuidadosamente plegados.
«Los genes saltarines son fascinantes», afirma Osakabe, primer autor del artículo, «porque pueden provocar cambios significativos en el genoma, tanto buenos como malos. Estudiar cómo proteínas como la DDM1 operan estos genes puede ayudarnos a comprender los mecanismos fundamentales de la vida y tienen importantes aplicaciones prácticas.»
Los investigadores utilizaron microscopía crioelectrónica, que es capaz de obtener imágenes a escalas casi atómicas. Esto les permitió ver la estructura de la proteína DDM1 y el ADN dentro del nucleosoma.
«Estábamos muy emocionados de ver las estructuras detalladas de DDM1 y el nucleosoma», recuerda Osakabe. «La sorpresa fue cómo DDM1 abre el nucleosoma. Capturar estas estructuras fue un desafío, pero ver los resultados hizo que todo el trabajo valiera la pena».
Las imágenes de alta resolución mostraron las posiciones precisas en el nucleosoma donde DDM1 se unía al ADN. Como resultado, el sitio de unión específico que normalmente sella el nucleosoma se vuelve más «flexible» y permite la deposición de marcadores químicos represivos, impidiendo la transcripción de los transposones.
Este detalle aparentemente pequeño es el comienzo de grandes mejoras.
«La versión humana de DDM1, llamada HELLS, funciona de manera similar», dice Osakabe. «A largo plazo, estos descubrimientos podrían conducir a nuevos tratamientos para enfermedades genéticas causadas por genes idénticos en humanos. Este nuevo conocimiento proporciona información sobre cómo las plantas y otros organismos regulan su ADN, lo que puede mejorar nuestra capacidad de producir mejores cultivos o desarrollar nuevos biotecnologías.»
Más información:
Akihisa Osakabe et al, Bases moleculares y estructurales de la actividad remodeladora de la cromatina de Arabidopsis DDM1, Comunicaciones de la naturaleza (2024) DOI: 10.1038/s41467-024-49465-w
Proporcionado por la Universidad de Tokio
referencia: Abriendo las puertas correctas: un nuevo trabajo revela los mecanismos de control del ‘gen saltador’ (2024, 11 de julio) Consultado el 17 de julio de 2024 en https://phys.org/news/2024-07-doors-reveals-gene-mechanisms.html
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