El ADN contiene las instrucciones para la vida, codificadas dentro de los genes. Dentro de todas las células, el ADN está organizado en longitudes muy largas conocidas como cromosomas. En las células animales y vegetales son de doble extremo, como trozos de cuerda o cordones de zapatos, pero en bacteriasson circulares. Ya sean fibrosos o circulares, estos largos cromosomas deben organizarse y empaquetarse dentro de una célula para que los genes puedan activarse o desactivarse cuando sea necesario.
Trabajando junto con colegas en España, Japón y Australia, los investigadores dirigidos por Luis Serrano, profesor de investigación ICREA y líder del laboratorio de Diseño de Sistemas Biológicos en el Centro de Regulación Genómica, centraron su atención en la organización del ADN dentro de un organismo conUn genoma extremadamente pequeño: el patógeno de la neumonía. Mycoplasma pneumoniae . Su cromosoma circular es cinco veces más pequeño que el de las bacterias más grandes, como el insecto intestinal E. coli.
Usando una técnica llamada Hi-C, que revela las interacciones entre diferentes piezas de ADN, los investigadores crearon un 'mapa' tridimensional del micoplasma cromosoma. Luego utilizaron microscopía de súper resolución para demostrar que este mapa generado por computadora coincidía con la organización de los cromosomas de la vida real dentro de las células bacterianas.
Notablemente, el equipo de CRG, que contó con la experiencia en micoplasma del laboratorio de Serrano y la colaboración del profesor de investigación ICREA Marc Marti-Renom en CNAG-CRG, descubrieron que micoplasma el cromosoma circular está organizado de manera consistente de la misma manera en todas las células, con una región llamada Origen donde comienza la copia del ADN en un extremo de la estructura y el punto medio del cromosoma ubicado en el extremo opuesto.disposición similar a la observada en algunas otras especies bacterianas más grandes.
Los científicos también utilizaron la técnica Hi-C para estudiar patrones de organización más detallados dentro del micoplasma genoma. En los últimos años, científicos de todo el mundo han investigado la organización de los cromosomas dentro de las células, desde especies que van desde bacterias más grandes hasta humanos. La secuenciación de próxima generación ha permitido a los científicos "leer" la secuencia de ADN de cualquier genoma, pero esto noNo revela cómo se gestiona y organiza la información genética en el entorno biológico lleno de gente dentro de una célula. Ahora, nuevas herramientas han revelado estructuras organizativas complejas dentro de los genomas de organismos más grandes, con ciertas regiones de cromosomas agrupados para formar dominios que contienen genes quese encienden o apagan juntos.
Sin embargo, se pensó que estos dominios no se encontrarían en micoplasma , debido a que su genoma es muy pequeño y solo produce alrededor de 20 proteínas de unión al ADN diferentes responsables de organizar el cromosoma, en comparación con los cientos producidos por otras especies bacterianas.
Curiosamente, el equipo de CRG descubrió que incluso los pequeños micoplasma el cromosoma se organiza en dominios estructurales distintos, cada uno de los cuales contiene genes que también se activan o desactivan de manera coordinada.
Marie Trussart, la autora principal del artículo, dijo: "Estudiar bacterias con un genoma tan pequeño fue un gran desafío técnico, especialmente porque estábamos usando microscopía de súper resolución, y nos llevó cinco años completar el proyecto.había sospechado que el micoplasma el genoma podría tener una organización general similar a otras bacterias, pero nos sorprendió completamente descubrir que también estaba organizado en dominios, que pueden considerarse como unidades reguladoras de la organización de la cromatina y que hemos identificado una capa de regulación génica previamente desconocidaEsta investigación muestra que la organización y el control de los genes no pueden entenderse simplemente observando la secuencia lineal de ADN en el genoma. De hecho, para obtener una imagen completa de la regulación génica, necesitamos analizar la organización tridimensional de la cromatina.que también coordina la actividad genética "
El descubrimiento sugiere que este nivel de organización y control genético es común a todas las células vivas, desde la más grande a la más pequeña, y puede lograrse con poco más que un puñado de proteínas de unión al ADN y las propiedades estructurales del ADN en sí.
El equipo de CRG ha estado trabajando durante mucho tiempo para lograr análisis cuantitativos detallados de Mycoplasma pneumoniae en todos los niveles: desde la genética hasta el metabolismo, incluidos los patrones de actividad genética y composición de proteínas, y más. Planean utilizar estos hallazgos para informar la investigación centrada en controlar y manipular la actividad genética en bacterias genéticamente modificadas, que tienen muchas propiedades médicas importantesy aplicaciones industriales.
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Materiales proporcionado por Centro de Regulación Genómica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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