Un reciente estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha desafiado una creencia arraigada en el ámbito científico: la idea de que el genoma pierde su estructura tridimensional durante la división celular. Utilizando una técnica de mapeo genómico de alta resolución, los investigadores han descubierto que pequeñas estructuras en forma de bucle persisten incluso durante la mitosis, el proceso mediante el cual las células se dividen.
Tradicionalmente, se pensaba que al inicio de la división celular, el genoma se convertía en una "pizarra en blanco", sin actividad transcripcional ni estructura relacionada con la regulación genética. Sin embargo, Anders Sejr Hansen, profesor asociado de ingeniería biológica en MIT, afirma: “Lo que vemos es que siempre hay estructura. Nunca desaparece”.
Nuevas Perspectivas sobre la Mitosis
Los investigadores también notaron que estos bucles regulatorios tienden a fortalecerse cuando los cromosomas se compactan para facilitar la división celular. Este fenómeno podría ayudar a las células a “recordar” interacciones del ciclo celular anterior y trasladarlas al siguiente.
Viraat Goel, autor principal del estudio, destaca que estos hallazgos ayudan a conectar la estructura del genoma con su función en la regulación de los genes, un desafío persistente en el campo durante décadas. El artículo completo fue publicado en Nature Structural and Molecular Biology, donde también participaron otros destacados académicos como Edward Banigan y Leonid Mirny.
La Importancia de los Microcompartimentos
A lo largo de los últimos 20 años, se ha demostrado que dentro del núcleo celular, el ADN se organiza en bucles tridimensionales. Estos bucles permiten interacciones entre genes y regiones reguladoras que pueden estar separadas por millones de pares de bases. Sin embargo, muchos de estos estudios anteriores no contaban con la resolución necesaria para identificar todas las interacciones específicas entre genes y elementos reguladores.
En 2023, Hansen y su equipo desarrollaron una nueva técnica llamada Region-Capture Micro-C (RC-MC), que permite analizar estructuras genómicas con una resolución entre 100 y 1,000 veces mayor que las técnicas previas. Esta innovación les llevó a identificar un nuevo tipo de estructura genómica denominada “microcompartimentos”, caracterizada por pequeños bucles altamente conectados formados por la interacción entre potenciadores y promotores cercanos.
Sorpresas Durante la División Celular
A pesar de las expectativas iniciales de que estos microcompartimentos desaparecerían durante la mitosis, los investigadores quedaron sorprendidos al encontrar que permanecen visibles e incluso se vuelven más prominentes durante este proceso. Hansen comenta: “Entramos a este estudio pensando que no había estructura reguladora en mitosis y accidentalmente encontramos estructura en mitosis”.
Además, el equipo observó que aunque las estructuras más grandes como los compartimentos A/B desaparecen durante la mitosis, los microcompartimentos parecen mantenerse o incluso fortalecerse temporalmente.
Transcripción Genética y sus Implicaciones
Los hallazgos también podrían explicar un aumento inesperado en la transcripción génica que ocurre hacia el final de la mitosis. Desde hace décadas se creía que esta actividad cesaba completamente durante dicho proceso; sin embargo, investigaciones recientes han mostrado picos transcripcionales breves antes de ser reprimidos nuevamente hasta finalizar la división celular.
Durante su estudio, el equipo del MIT encontró que estos microcompartimentos están más cerca de los genes activos durante este pico transcripcional. Esto sugiere que su formación podría ser un resultado accidental del entorno favorable creado por la compactación del genoma durante la mitosis.
Explorando Nuevos Caminos en Investigación Genómica
A medida que continúan sus investigaciones, los científicos están interesados en cómo factores como el tamaño y forma celular influyen en la estructura del genoma y su regulación. Hansen concluye reflexionando sobre cómo estas variaciones pueden explicar cambios tridimensionales del genoma previamente inexplicables.
“Estamos considerando escenarios biológicos naturales donde las células cambian de forma y tamaño”, dice Hansen. Las implicaciones de este estudio son vastas y prometen abrir nuevas avenidas en nuestra comprensión del funcionamiento celular.
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