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Desentrañan el misterio de cómo y cuándo se replica el ADN

Viernes 28 Diciembre, 2018 en  Ciencia y Tecnología

Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Florida, en Estados Unidos, ha descubierto un misterio sin resolver de hace décadas acerca de cómo se regula un proceso celular crítico y qué podría significar para el futuro estudio de la genética.

DNA

Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Florida, en Estados Unidos, ha descubierto un misterio sin resolver de hace décadas acerca de cómo se regula un proceso celular crítico y qué podría significar para el futuro estudio de la genética. En las células, el ADN y su material asociado se replican a intervalos regulares, un proceso esencial para todos los organismos vivos. Esto contribuye a todo tipo de procesos, desde cómo responde el cuerpo a las enfermedades hasta al color del cabello.

La replicación del ADN se identificó a fines de la década de 1950, pero desde entonces científicos de todo el mundo se han quedado cortos intentando entender exactamente cómo se regulaba este proceso; pero ahora lo saben. Los investigadores David Gilbert, profesor de Biología Molecular J. Herbert Taylor, y el estudiante de doctorado Jiao Sima publican este jueves un artículo en la revista ‘Cell’ que muestra que hay puntos específicos a lo largo de la molécula de ADN que controlan la replicación.

“Ha sido todo un misterio –resalta Gilbert–. La replicación parecía resistente a todo lo que intentamos hacer para perturbarla. La describimos en detalle, mostramos que cambia en diferentes tipos de células y que está alterada en la enfermedad. Pero hasta ahora, no pudimos encontrar la pieza final, los elementos de control o las secuencias de ADN que la controlan”.

En particular, la cátedra de Gilbert es en honor a un exprofesor del Estado de Florida llamado J. Herbert Taylor, quien demostró cómo se duplican los diferentes segmentos de cromosomas a fines de la década de 1950 y publicó más de 100 artículos sobre la estructura y replicación de los cromosomas. Aproximadamente, 60 años después, Gilbert ha determinado cómo se regula la replicación.

Sima había estado trabajando con Gilbert en el laboratorio y contaba con cerca de cien mutaciones genéticas en moléculas de ADN, esperando ver algún tipo de resultado que explicara mejor cómo funcionaba el proceso de replicación. Gilbert y Sima examinaron un solo segmento del ADN con la resolución 3D más alta posible y vieron tres secuencias a lo largo de la molécula de ADN tocándose entre sí con frecuencia.

Tres elementos clave

Después, los investigadores utilizaron CRISPR, una sofisticada tecnología de edición de genes, para eliminar estas tres áreas simultáneamente. Y con ello, encontraron que estos tres elementos juntos eran la clave para la replicación del ADN. “La eliminación de estos elementos modificó el tiempo de replicación del segmento desde el principio hasta el final del proceso”, dice Gilbert.

Además del efecto en el tiempo de replicación, la eliminación de los tres elementos hizo que la estructura 3D de la molécula de ADN cambiara dramáticamente. “Por primera vez, hemos identificado secuencias específicas de ADN en el genoma que regulan la estructura de la cromatina y el tiempo de replicación –apunta Sima–. Estos resultados reflejan un posible modelo de cómo el ADN se pliega dentro de las células y cómo estos patrones de plegamiento podrían afectar a la función de los materiales hereditarios”.

Entender mejor cómo se regula la replicación del ADN abre nuevos caminos de investigación en genética. Cuando se modifica el tiempo de replicación, como ocurrió en el experimento de Gilbert y Sima, se puede cambiar completamente la forma en que se interpreta la información genética de una célula. Esto podría convertirse en información crucial a medida que los científicos abordan enfermedades complicadas en las que se interrumpe el tiempo de replicación.

“Si duplicas en un lugar y momento diferente, podrías ensamblar una estructura completamente distinta –apunta Gilbert–. Una célula tiene diferentes cosas disponibles en distintos momentos. Cambiar el momento en el que se replica algo altera el empaquetamiento de la información genética”.


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