El ADN dentro de las células humanas no flota libremente. En cambio, está estrechamente enrollado alrededor de pequeñas unidades proteicas formando una larga cadena, con el ADN formando bucles alrededor de cada unidad antes de pasar a la siguiente. Este complejo ADN-proteína se denomina cromatina y permite que casi 2 metros de material genético quepan dentro de un núcleo de solo unos micrómetros de ancho.
Sin embargo, la cromatina no solo empaqueta el ADN de manera eficiente: su organización influye en qué genes son accesibles y cuáles permanecen inactivos. Algunas regiones están organizadas de forma laxa, lo que permite a la célula leer las instrucciones genéticas, mientras que otras son densas y más difíciles de acceder. Cómo las células controlan estos estados físicos ha sido una cuestión central en la biología molecular.
Un nuevo estudio publicado en Science ha revelado que un detalle estructural sorprendentemente pequeño, el espaciamiento entre las unidades de ADN-proteína vecinas, puede influir en el comportamiento de la cromatina. Esto se debe a que el ADN no es recto, explicó Michael Rosen, profesor de bioquímica del UT Southwestern Medical Centre y autor principal del estudio. Es retorcido, por lo que incluso pequeños cambios en el espaciamiento pueden alterar la forma en que se asientan las cuentas de proteínas a lo largo del ADN, remodelando toda la cadena.
Estas proteínas similares a cuentas, llamadas histonas, están conectadas por cortos tramos de ADN expuesto. En las células vivas, la longitud de este ADN de enlace varía naturalmente en todo el genoma, difiriendo solo en unos pocos bloques de construcción del ADN.
Debido a que los cambios en la orientación se propagan a lo largo de la fibra de cromatina, el profesor Rosen añadió, alteran la forma de toda la molécula y cómo interactúa con las hebras cercanas. Estas diferencias de interacción, en lugar de cambios en la secuencia del ADN o la composición de las proteínas, hacen que la cromatina hecha de componentes idénticos se comporte de maneras muy diferentes.
Para investigar esto, los investigadores construyeron cromatina en el laboratorio utilizando ADN y proteínas idénticos, alterando solo la longitud del ADN de enlace. Compararon la cromatina con enlaces más cortos con la cromatina con enlaces ligeramente más largos (diferentes en solo cinco pares de bases de ADN).
El equipo utilizó la congelación rápida y la obtención de imágenes de alta resolución. Los nucleosomas individuales, los componentes básicos de la cromatina, son lo suficientemente grandes como para ser capturados directamente, lo que permite a los investigadores visualizar la mayoría de las moléculas dentro de los cúmulos. Rastrearon cómo se formaban, fusionaban, movían y separaban los cúmulos.
Los resultados revelaron una clara división. La cromatina con enlaces de ADN más cortos permaneció más abierta a lo largo de su longitud, posicionando sus unidades para alcanzar y interactuar con las hebras vecinas, como un hilo suelto que se enreda fácilmente. Estos cúmulos estaban densamente conectados y eran mecánicamente resistentes, fusionándose lentamente y demostrando ser difíciles de separar.
La cromatina con enlaces más largos, por otro lado, se plegó hacia adentro, con las unidades interactuando más dentro de la misma hebra. Esto redujo las conexiones entre las hebras vecinas, produciendo cúmulos que eran menos estables, más fluidos y más fáciles de disolver.
“Estos diferentes patrones de interacción son los que hacen que un sistema se comporte como un líquido simple y el otro como plastilina o pasta de dientes”, dijo el profesor Rosen.
Yamini Dalal, bioquímica de los Institutos Nacionales de Salud, dijo que el estudio refuerza y unifica ideas antiguas y dispares utilizando técnicas interdisciplinarias potentes. La cromatina se ha entendido desde hace mucho tiempo como una estructura autoorganizativa, dijo, con el espaciamiento de los nucleosomas influyendo fuertemente en cómo se pliega.
“La organización del genoma está codificada en la propia cromatina. No se necesitan instrucciones adicionales para que emerja la estructura”.
Cuando los investigadores examinaron células humanas y de ratón, encontraron regiones de cromatina densa con patrones de empaquetamiento similares a los observados en experimentos de laboratorio. El profesor Rosen sugirió que esto demuestra que las mismas reglas físicas se aplican dentro del núcleo como en el tubo de ensayo, aunque sigue siendo una pregunta abierta si las células utilizan activamente esta característica para regular la función de la cromatina.
La Dra. Dalal coincidió en que la física demostrada es biológicamente realista, pero advirtió contra la suposición de que las células ajustan con precisión este espaciamiento en todas partes. Mantener diferencias exactas de cinco pares de bases a lo largo de una cromatina dinámica sería difícil, dijo. Estos efectos pueden ser más importantes en regiones genómicas altamente ordenadas, como el ADN repetitivo, donde incluso pequeñas interrupciones podrían alterar la facilidad con la que las moléculas reguladoras se mueven y acceden al ADN.
El desorden en los tramos de ADN repetitivo de la cromatina ya está relacionado con la inestabilidad del genoma en el cáncer y el envejecimiento. La Dra. Dalal consideró los hallazgos como un plano físico para comprender estas fragilidades.
Desde el punto de vista de la función génica, el estudio también es provocador. Sarah Teichmann, profesora de la Universidad de Cambridge y cofundadora del proyecto internacional Human Cell Atlas, dijo que los resultados plantean la posibilidad de que el estado físico de la cromatina pueda influir en cómo se regulan los genes en diferentes tipos de células. Grandes esfuerzos como el Human Cell Atlas, que mapean las diferencias moleculares entre las células, podrían eventualmente probar si estos estados físicos de la cromatina varían con la identidad celular, dijo.
Anirban Mukhopadhyay es genetista de formación y comunicador científico de Nueva Delhi.
Publicado – 26 de diciembre de 2025 06:00 am IST
