BARCELONA. Investigadores de España, Japón y Australia han descubierto formas de organización del ADN hasta ahora desconocidas en bacterias de tamaño diminuto.
El estudio, que publica la revista Nature Communications, especifica que las mismas estructuras también se han encontrado en células más grandes, lo que sugiere que este tipo de organización es una característica universal de los organismos vivos.
La primera autora del estudio, Marie Trusssart, explicó que la descripción de la estructura 3D del genoma en las bacterias diminutas contribuye a comprender su organización y la regulación génica, lo que, gracias a la ingeniería genética y la biotecnología, podría resultar útil en aplicaciones médicas e industriales.
El ADN contiene las instrucciones de la vida, que están codificadas en los genes, y dentro de todas las células, el ADN se organiza en unas estructuras conocidas como cromosomas.
En las células animales y vegetales las terminaciones de los cromosomas se desdoblan, como las hebras de una cuerda o del cordón de un zapato, pero en las bacterias los cromosomas son circulares.
Tanto si son como hebras o circulares, estos largos cromosomas deben organizarse y empaquetarse dentro de la célula, de manera que los genes puedan activarse o desactivarse cuando sea necesario.
El trabajo, liderado por Luis Serrano, jefe del grupo de Diseño de Sistemas Biológicos en el Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona, ha estudiado la organización del ADN en un organismo con un genoma extremadamente reducido: el patógeno de la neumonía, ‘Mycoplasma pneumoniae’.
Su cromosoma circular es cinco veces más pequeño que el de bacterias más grandes, como la del ‘Escherichia Coli’.
Mediante una técnica que muestra las interacciones entre diferentes partes del ADN, los investigadores crearon un ‘mapa’ tridimensional del cromosoma de Mycoplasma y usaron microscopía de súper-resolución y descubrieron que el cromosoma circular de Mycoplasma está organizado uniformemente de la misma forma en todas las células, con una estructura similar a la de otras especies de bacterias más grandes.
Aunque la secuenciación de última generación ha permitido a los científicos ‘leer’ la secuencia de ADN de cualquier genoma, esto no muestra cómo la información genética se gestiona y organiza en el interior de una célula.
Ahora existen nuevas herramientas que permiten ver estructuras complejas de organización en los genomas de organismos más grandes, con algunas regiones de cromosomas agrupados para formar dominios que contienen genes que se activan y desactivan en conjunto.
Sin embargo, se creía que estos dominios no se encontrarían en Mycoplasma porque su genoma es muy pequeño y sólo produce alrededor de 20 proteínas diferentes responsables de organizar el cromosoma, en comparación con los cientos de proteínas que producen otras especies bacterianas.
El equipo del CRG descubrió que pese a que el diminuto cromosoma de Mycoplasma se organiza en dominios estructurales, cada uno tiene genes que también se activan y desactivan de manera coordinada.
Según Trusssart, “el estudio de una bacteria con un genoma tan reducido fue un gran reto técnico”, porque usaban microscopía de súper-resolución, y les llevó 5 años completar el proyecto.
“Sospechábamos que el genoma de Mycoplasma podía tener una organización general similar a otras bacterias, pero nos sorprendió muchísimo descubrir que también estaba organizado en dominios, que pueden considerarse unidades reguladoras de la organización de la cromatina, y que hubiéramos identificado una capa de la regulación génica hasta entonces desconocida”.
El equipo del CRG planea ahora usar este descubrimiento para complementar la investigación para controlar y manipular la actividad de los genes en bacterias modificadas genéticamente, lo que permitiría muchas aplicaciones médicas e industriales.
