El ADN es solo la mitad del tamaño de los cromosomas. Todo lo demás es una cáscara de funcionalidad desconocida.

Modelo tridimensional del cuarto cromosoma humano

En la escuela, nos enseñaron que el núcleo de cada célula contiene estructuras filamentosas llamadas cromosomas en las que se almacenan los genes, unidades de herencia dispuestas en un orden lineal. Los genes están codificados como parte de una macromolécula de ADN. Pero no todo es tan simple como parece.

Desde el momento de su descubrimiento en 1882, los cromosomas se sometieron a un estudio minucioso y cuidadoso, incluido el uso de microscopios ópticos y electrónicos. Sorprendentemente, los científicos aún no pueden entender claramente cómo está organizada su estructura.

Durante décadas, los científicos se han centrado en la investigación, principalmente la cromatina. Esta es la principal sustancia funcional de los cromosomas, que es un complejo de ADN, ARN y proteínas. Es en la composición de la cromatina donde se realiza la información genética, así como la replicación y reparación del ADN.

Uno de los acertijos principales es cómo se produce el empaque de cromatina (plegado). Durante mucho tiempo, se supuso que el empaquetado se produce al azar, pero recientemente han aparecido otras teorías. Algunos científicos sugieren que el envasado se realiza sobre la base de una fusión de polímeros . Hay opiniones de que los cromosomas pasan por una cadena de procesos de empaquetamiento interconectados, desde el devanado de tornillo alrededor del nucleosoma , hasta una fibra solenoide de 30 nm, y luego a una espiral más grande. Después de todo, hay una tercera clase de teorías que sugieren que los cromosomas consisten en bucles de cromatina retenidos por proteínas que no son histonas .

El último de los modelos enumerados de la estructura cromosómica recibió recientemente una confirmación adicional. En 2013, los métodos avanzados de microscopía mostraron claramente cómo se forma una matriz lineal de bucles de cromatina en el núcleo celular (ver el artículo de Natalia Naumova de la Universidad de Massachusetts y sus colegas publicados en la revista Science ). El video muestra más cómo ocurre la autoorganización cromosómica.

Organización de cromosomas mitóticos (material que acompaña a un artículo de Natalya Naumova y colegas en 2013)


Sin embargo, todos estos estudios de cromatina ignoraron en gran medida la capa superficial delgada, que se descubrió en los cromosomas por el método de microscopía clásica en 1968 . Esta capa periférica fue poco estudiada, y su composición y estructura permanecieron casi desconocidas. Por defecto, se suponía que se trataba de algún tipo de masa amorfa que se adhirió a los cromosomas.

El problema es que podemos estudiar los cromosomas solo en ciertas condiciones, por lo que no tenemos una idea clara de cómo se ven realmente.

Un grupo de científicos británicos de la Universidad de Edimburgo ha estado estudiando el revestimiento externo de los cromosomas durante varios años. Hace unos años, demostraron que ensamblar la parte externa del cromosoma requiere necesariamente la presencia de la proteína Ki-67. Los científicos han sugerido que los recubrimientos cromosómicos se hacen con esta proteína.

Un nuevo estudio realizado por un grupo de científicos contiene los resultados del modelado 3D de la estructura del cromosoma, así como una descripción de la cubierta. Según los científicos, este material constituye el 47% del volumen cromosómico. Al mismo tiempo, la funcionalidad de este material aún no está clara.

Presumiblemente, los cromosomas individuales debido a la membrana se aíslan unos de otros durante el proceso clave de la división celular. Probablemente, este material también ayuda a evitar errores de división celular. Se sabe que algunos tipos de tumores cancerosos y enfermedades congénitas humanas están asociados con una división tan errónea.

Por primera vez en la historia de la ciencia, los científicos han compilado modelos 3D detallados de los 46 cromosomas humanos. Esto fue posible debido al uso del nuevo método 3-D-CLEM, que combina microscopía óptica y electrónica y permite que los cromosomas se registren con una resolución sin precedentes.


Descripción esquemática de todas las etapas del proceso 3-D-CLEM, que lleva de 5,5 a 19,5 días.

Como resultado, los científicos han simulado la longitud, el ancho, el área de superficie, el volumen y la densidad de empaquetamiento del ADN en los cromosomas.



"El método de visualización que desarrollamos para el estudio de los cromosomas es verdaderamente revolucionario", diceDr. Daniel Booth de la Universidad de Edimburgo. “Por primera vez, la estructura de los 46 cromosomas humanos que estudiamos nos hizo repensar la idea de que consisten casi por completo en cromatina. Esta suposición se ha mantenido sin cambios durante casi 100 años ".

De hecho, la cromatina constituye solo del 53% al 70% de los cromosomas. Todo lo demás es un caparazón que es mucho más grueso de lo esperado.

Comprender la estructura de los cromosomas y la membrana, así como el proceso de división, ayudará a estudiar y prevenir el desarrollo de ciertas enfermedades.

El trabajo científico fue publicado el 10 de noviembre de 2016 en la revista Molecular Cell (doi: 10.1016 / j.molcel.2016.10.009, pdf ).

Source: https://habr.com/ru/post/es399449/