CHAPEL HILL - Los biólogos han descubierto lo que parecen ser diferencias fundamentales en las propiedades físicas del material genético conocido como cromatina. La cromatina empaqueta el ADN en las células, y los científicos encontraron las diferencias entre la cromatina que empaqueta genes y la cromatina que empaqueta el ADN con funciones de regulación o desconocidos.
La variación representa un nivel previamente no reconocida de organización y complejidad genómica, el informe de los científicos, uno que pueda existir en todas las células con núcleos.
Hecho en la levadura, el descubrimiento ofrece posibles usos generales, dijo el doctor Jason D. Lieb, de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill biólogo y autor del informe.
"Por ejemplo, en los laboratorios de patología, las diferencias en la forma y estructura de la cromatina en las células de mamíferos se determinan rutinariamente tiñendo tejidos y observarlos bajo un microscopio", dijo Lieb, también un Centro de Carolina para el investigador Ciencias del Genoma. "Este es un ensayo importante que se utiliza para identificar tipos específicos de células y tumores malignos. Es posible que una vista genómico detallado de estas variaciones, proporcionada por el método se describe en nuestro documento, podría ser utilizado para diagnosticar y cáncer de sub-tipo y otras enfermedades ".
También podría ser una herramienta importante para la asignación de funciones a las subsecciones del genoma, en particular para la búsqueda de genes activos, que sigue siendo un problema difícil, dijo.
El informe aparecerá en línea esta semana y en la edición de mayo 27 de los Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. Otros autores, todos de la Universidad de Stanford, son los Dres. Peter L. Nagy y Michael L. Cleary de la patología y el Dr. Patrick O. Brown, de la bioquímica.
"Si el ADN de un solo cromosoma humano se estira y de extremo a extremo mide, que se extendería a más de media pulgada de largo", dijo Lieb. "Nuestras células son mucho, mucho menor que, por supuesto, y con el fin de encajar dentro de núcleo de la célula, que es incluso más pequeño, el ADN debe compactarse alrededor de 1.000 veces en relación a su longitud estirada. Esta compactación se logra mediante el enrollamiento y plegado el ADN alrededor de las proteínas ".
Juntos, él dijo, el ADN y las proteínas se llaman cromatina, y es la cromatina que se ve en las imágenes microscópicas conocidas de cromosomas. La unidad básica de la cromatina se llama el nucleosoma, que es como un barril, y el ADN se envuelve alrededor de ese barril 1,7 veces. Los nucleosomas están formados por proteínas llamadas histonas, que vienen en muchos diferentes "sabores".
"Ellos pueden ser modificados por procesos químicos conocidos como metilación, acetilación y fosforilación en diferentes posiciones", dijo Lieb. "Se ha vuelto cada vez más claro que las combinaciones específicas de las histonas modificaciones están vinculadas a la actividad del gen subyacente."
Sobre la base de su creciente importancia, la información almacenada en las histonas y sus modificaciones se ha denominado el "código de histonas", dijo.
Embalaje ADN sirve no sólo para compactarla, pero también tiene un papel clave en la determinación de si los genes son activados o desactivados, dijo el científico. Empaque de ADN en la cromatina actúa como un guardián, determinar qué partes del genoma son accesibles a las proteínas reguladoras y qué partes están fuera de los límites. Los defectos en las proteínas que organizan el ADN conducen a defectos del desarrollo embrionario debido a su influencia en la actividad genética subyacente.
Que la secuencia de ADN en el genoma está organizado en dos grandes clases, los genes y las regiones de codificación de proteínas no - a veces llamado "ADN basura" - se conoce desde hace mucho tiempo, dijo Lieb. Mucho menos se sabe acerca de cómo se organiza la cromatina a lo largo del ADN subyacente.
"Al principio nos propusimos investigar la distribución mundial de un" sabor "particular de uno de histonas en la levadura", dijo. "En el procedimiento, que reticulado, o fijo, la levadura con formaldehído, y más tarde fueron a revertir esos enlaces cruzados con el calor. Nos inadvertidamente omitido la reversión, un paso clave en la técnica, sin embargo.
"Encontramos entonces que mediante el uso de la cromatina formaldehído-reticulado en un procedimiento bioquímico utilizado normalmente para separar todas las proteínas de todo el ADN, podríamos cromatina levadura en lugar separado en dos partes específicas y funcionalmente distintos."
El aspecto más sorprendente del resultado, dijo, es que las variaciones locales en la composición y estructura de la cromatina es extremadamente diverso y complejo, sin embargo, los nuevos estudios revelan lo que parece ser un patrón global que delimita de forma sistemática y simplemente secuencias de una manera que refleja su papel asignado como genes o no genes.
"Este método, o un método similar, pueden ser aplicables a otros organismos", dijo Lieb "Nuestro enfoque tiene un uso potencial como una herramienta para describir los cambios en la estructura de la cromatina que acompañan diferentes, y enfermedades ambientales genéticos."
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