La integridad genómica en las células vivas se mantiene mediante el empaquetamiento del ADN nuclear en cromatina, que lo protege del daño y controla la replicación y expresión génica. Las histonas son los componentes proteicos primarios de la cromatina y sus modificaciones postraduccionales regulan la estructura de la cromatina y juegan un papel fundamentalpapel en procesos biológicos como la reparación del ADN, la replicación del ADN, la mitosis, etc. Entre las modificaciones, la metilación de la histona H4 en la lisina 20 H4K20 se conserva evolutivamente de la levadura a los humanos y existe en tres estados, mono, di y trimetilación., cada uno de los cuales tiene funciones biológicas distintas. Las técnicas convencionales que estudian la regulación mediante modificaciones de histonas se limitan a células fijas muertas, evitando así la evaluación de la modificación de histonas en células vivas únicas.
Para abordar este desafío, un grupo de científicos dirigido por el Prof. Kimura del Instituto de Investigación Innovadora, Instituto de Tecnología de Tokio, generó una sonda de imágenes de células vivas codificada genéticamente para el monitoreo sensible de la dinámica espacio-temporal intracelular de la monometilación H4K20 H4K20me1La sonda, llamada mintbody anticuerpo intracelular específico de modificación, es un fragmento variable de cadena sencilla etiquetado con una proteína fluorescente que demuestra una alta especificidad para H4K20me1 sobre la di y trimetilación en levaduras vivas, células de mamíferos e incluso organismos multicelulares.
H4K20me1 se asocia probablemente con la compactación de un cromosoma X femenino Xi redundante inactivado en heterocromatina. En un modelo de gusano redondo Caenorhabditis elegans, el profesor Kimura y sus colegas demostraron que el cuerpo de menta H4K20me1 podría usarse para monitorear los cambiosen H4K20me1 durante el ciclo celular y la localización de cromosomas X compensados por dosis sin interrumpir la función celular. Por lo tanto, el nuevo cuerpo de menta puede superar los desafíos asociados con la visualización y el seguimiento de las modificaciones de histonas directamente en las células vivas.
Esta investigación también identificó aminoácidos clave responsables de la estabilidad conformacional, la solubilidad y, en consecuencia, el rendimiento funcional del cuerpo de menta H4K20me1 utilizando cristalografía de rayos X y análisis genéticos. Por lo tanto, una posible solución al problema existente de solubilidad limitada de fragmentos de anticuerpos expresados intracelularmentedebido al plegamiento aberrante en el citoplasma que restringió su uso se formuló.
En el futuro, el desarrollo de cuerpos de menta adicionales específicos para diversas modificaciones de histonas postraduccionales facilitará la identificación de mecanismos reguladores que controlan las modificaciones epigenéticas.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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