Desde el siglo XIX, los científicos han observado la formación de centrómeros, una región cromosómica especial necesaria para la división celular, en el núcleo. Sin embargo, hasta este punto, los mecanismos específicos y el significado biológico de la distribución del centrómero no se conocían bien. Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Tokio y sus colaboradores propusieron recientemente un mecanismo regulador de dos pasos que da forma a la distribución del centrosoma. Sus hallazgos también sugieren que la formación de centrómeros en el núcleo desempeña un papel en el mantenimiento de la integridad del genoma.
Los resultados han sido publicados en plantas de la naturaleza.
Durante el proceso de división celular, los dominios de pigmentos especiales llamados centrómeros son atraídos hacia los extremos opuestos de la célula. Una vez que se completa la división celular y se construye el núcleo celular, los centrómeros se distribuyen espacialmente en el núcleo. Si la distribución de centrómeros atraídos por los polos permanece sin cambios, el núcleo celular contendrá centriolos agrupados en un solo lado del núcleo. Esta distribución desigual de los puntos centrales se denomina formación Rabl, en honor al citólogo del siglo XIX Karl Rabl. En cambio, los núcleos de algunas especies muestran una distribución dispersa de centrómeros, lo que se conoce como configuración no Rabl.
«La función biológica y el mecanismo molecular de la formación de Rabl o no Rabl ha sido un misterio a lo largo de los siglos», dijo el autor correspondiente Sachihiro Matsunaga, profesor de la Escuela de Graduados de Ciencias Fronterizas de la Universidad de Tokio. «Hemos revelado con éxito el mecanismo molecular para construir la configuración no Rabl».
Los investigadores estudiaron las plantas Arabidopsis thaliana, también conocido como berro y un espécimen conocido por tener una composición diferente a Rabl, y su forma mutada que tenía una configuración Rabl. A través de su trabajo, descubrieron que los complejos de proteínas conocidos como Condensina II (CII) y los complejos de proteínas conocidos como complejo enlazador de nucleo y enlace estructural (LINC) trabajan juntos para determinar la distribución del centrosoma durante la división celular.
“La distribución del centrómero de la conformación que no es de Rabl está regulada de forma independiente por el complejo CII-LINC y una proteína de lámina nuclear conocida como NÚCLEO COMPLETO (CRWN)”, dijo Matsunaga.
El primer paso en el mecanismo regulador de dos pasos de la distribución de los centrómeros que descubrieron los investigadores fue que el complejo CII-LINC media en la dispersión de los centrómeros de telofase a telofase, dos etapas al final de la división celular. El segundo paso del proceso es que los CRWN anclan los centrómeros dispersos a la lámina nuclear dentro del núcleo.
Luego, para explorar el significado biológico, los investigadores analizaron la expresión génica en a. thaliana Y en su estructura Rabl mutante. Dado que un cambio en la disposición espacial de los centriolos también cambia la disposición espacial de los genes, los investigadores esperaban encontrar diferencias en la expresión génica, pero se demostró que esta hipótesis era incorrecta. Sin embargo, cuando se aplicó estrés por daños en el ADN, los órganos del mutante crecieron a un ritmo más lento que la planta normal.
«Esto indica que se requiere un control preciso de la disposición espacial central para el crecimiento de los órganos en respuesta al estrés por daños en el ADN, y no hay diferencia en la tolerancia al estrés por daños en el ADN entre organismos no rápidos y no rápidos», dijo Matsunaga. «Esto sugiere que la disposición espacial adecuada del ADN en el núcleo, independientemente de la composición de Rabl, es importante para la respuesta al estrés».
Según Matsunaga, los próximos pasos son identificar la fuente de energía que altera la disposición espacial de regiones específicas del ADN y el mecanismo que reconoce el ADN específico.
«Tales resultados conducirán al desarrollo de una técnica para disponer artificialmente el ADN en el núcleo de la célula en una disposición espacial adecuada», dijo. «Se espera que esta tecnología permita crear organismos resistentes al estrés, así como impartir nuevas propiedades y funciones al cambiar la disposición espacial del ADN en lugar de editar su secuencia de nucleótidos».
Fuente de la historia:
Materiales Introducción de Universidad de Tokio. Nota: El contenido puede modificarse según el estilo y la extensión.
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