BIOLOGÍA MOLECULAR. CROMOSOMAS

BIOLOGÍA MOLECULAR

CROMOSOMAS

17/09/2015

INTRODUCCIÓN:

La información genética  de las células eucariotas es almacenada dentro del núcleo y encuentra en el ADN, enrollada y compactada formando cromosomas. Cada uno de los cromosomas está integrado por una única molécula de ADN, que es muy larga y que con la ayuda de proteínas se pliega y se condensa, además, está en contacto con otras proteínas que tienen un papel importante en la  expresión de los genes, replicación y  la reparación de los errores en la replicación. A este conjunto del DNA y las proteínas se le conoce como cromatina. La conformación de los cromosomas hace posible que se almacene todo el genoma de una manera exitosa y economizando el espacio, pues se sabe que si apiláramos todo el material de una célula, es decir, de los 46 cromosomas, se alcanzaría una longitud de cerca de dos metros, siendo que en la célula esto se debe de almacenar en tan sólo 6 micras.

Como se refiere en el artículo «Estructura de la fibra de cromatina y el modelo plectonémico de la condensación cromosómica en células de Drosophila» , la manera en la que la molécula de ADN se pliega y conforma estas estructuras ha sido objeto de estudio en diversas ocasiones, y como consecuencia «se han propuesto diferentes modelos de la disposición de la cromatina, como lo son en zig-zag, modelo selenoide, modelo en horquilla (pasador) y el modelo plectonémico de la cromatina» (Banfalvi, 2008), los cuales revisaremos conforme se vaya avanzando en este ensayo.

Se hará una revisión de la visualización de las fibras de cromatina en los núcleos de Drosophila, así como una comparación entre los diferentes modelos que han sido propuestos.

DESARROLLO.

Como ya se había mencionado, los cromosomas yacen en el núcleo. Van Driel nos dice que «el material genético de las células somáticas permanece idéntico durante generaciones y que sólo sufre cambios mínimos, las células  diferentes epigenomas, que  incluyen la metilación variable del DNA y la modificación en los patrones de histonas. La variabilidad epigenética es responsable de la expresión genética específica de cada tipo celular y patrones de silenciamiento en organismos multicelulares» (2003).

Ahora bien, sabemos que la cromatina  está empaquetada ordenada y reproduciblemente, el papel que juega este empaquetamiento es determinante. El grupo de  Cremer en la página de la Ludwig-Maximilians Universitat München define «el genoma eucariótico como un sistema altamente complejo regulado por 3 niveles jerárquicos mayores:

1. El nivel de la secuencia de DNA;

2. El nivel de la cromatina y;

3. El nivel nuclear, incluyendo la organización dinámica y tridimensional en el espacio del genoma dentro del núcleo celular». (2006)

Algunas preguntas como el «cómo es que las fibras de 10 y 30 nm se pliegan en los cromosomas durante la interfase, cómo  están posicionados los cromosomas en interfase y qué significado tiene esto en las funciones del DNA como la transcripción  y la replicación», fueron formuladas y son de gran interés para el grupo de Belmont (2001). Estas preguntas pretenden ser respondidas mediante el uso de técnicas y herramientas apoyadas tanto en la Biología molecular, Biología celular, genética e imagen.

La cromatina, se empaqueta según diferentes modelos, que aunque son muy similares, difieren en ciertos detalles. Los modelos que se proponen incluyen a los siguientes el modelo selenoide (Finch y Klug,1976),  el modelo de la cinta en hélice (Worzel et al, 1981; Woodcock et al, 1984), y el modelo de enlazador cruzado de doble hélice (Williams et al, 1986).

En el artículo, además, se propuso una comparación entre dos modelos, el modelo en zig-zag y el modelo selenoide. «Se realizaron análisis utilizando el método de difracción por Rayos X, el resultado favoreció considerablemente al modelo selenoide, donde los nucleosomas están dispuestos en una forma helicoidal con un periodo de 6 nucleosomas por vuelta, la inclinación del DNA enlazador, y los nucleosomas formando una estructura helicoide con un diámetro de 30 nm» (Finch y Klug, 1976). Después de transcurridos veinte años y con la ayuda de microscopía electrónica y microscopía electrónica de barrido, Van Holde  y Zlatanova en 1996 propusieron otro modelo en el que las fibras tenían una disposición más desordenada, el modelo en zig-zag. Grigoryev apoya la idea de que «la condensación de la cromatina ocurre por una compactación en  forma de acordeón de las cadenas en zig-zag de nucleosomas». ( 2004).

Hace no mucho tiempo, el núcleo era considerado como un elemento estático de la célula (Manuelidis, 1990; Berezney et al, 1995), pero  gracias a Abney  en 1997 ahora es bien conocido que no es así, sino que es un elemento móvil y heterogéneo.

Sun realizó la simulación de Montecarlo, en la cual se estudia el reacomodo dependiente de sal de los nucleosomas, esta simulación tuvo como resultado «el modelo en zig-zag si se someten a altas concentraciones de sal y sal y una conformación extendida de “cuentas en cadena” con poca sal» (2005)

        En el artículo se propusieron más modelos para la disposición de las fibras de cromatina, existiendo al menos 4 posibilidades, los principales son el modelo solenoide  y el de zig-zag (en paralelo o perpendicular), los otros dos modelos son el de la roseta de hojas y el de pasador u horquilla. «En el modelo en hojas, los nucleosomas están dispuestos a manera de cuentas dobles o triples en una cuerda sin el DNA espaciador cruzando cada una, dando lugar a la fibra de cromatina de 30nm. Las estructuras de zig-zag en paralelo y en perpendicular. Además de las variedades geométricas en las estructuras de zig-zag pueden ser:
1.Con tallo

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