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Una diferencia primaria entre los organismos procariotas y los eucariotas es la presencia de un núcleo en los segundos. Además, muchos de estos organismos con organelos membranosos tienen genomas de mucho mayor tamaño que asumen la forma de moléculas de DNA bicatenario dispuestas en cromosomas lineales que pueden visualizarse con facilidad durante la mitosis (como se muestra en la figura 12.22b). Antes de comentar la regulación de la expresión génica en eucariotas, se expondrán las consecuencias de ordenar a los genomas en compartimientos dentro del núcleo y la forma en que los grandes genomas son empacados en complejos de DNA y proteínas llamados cromatina. El DNA en organismos procariotas no está empacado en cromatina; como consecuencia, proteínas de unión al DNA específicas como la RNA polimerasa, represores y complejos CRP-cAMP se adhieren de manera directa a sus sitios preferidos. En cambio, las proteínas de unión al DNA en células eucariotas necesitan detectar sus sitios preferidos de fijación en el contexto de un complejo de DNA y proteínas intrincado.
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Si se considera su importancia en el almacenamiento y la utilización de la información genética, el núcleo de una célula eucariota tiene una morfología más bien común (fig. 12.5). El contenido del núcleo se presenta como una masa amorfa y viscosa de material, encerrada por una envoltura nuclear compleja que forma una transición entre el núcleo y el citoplasma. Dentro del núcleo de una célula típica en interfase (es decir, que no está en proceso de mitosis) hay: (1) cromosomas, que se observan como fibras de nucleoproteína muy extendidas, denominadas cromatina; (2) uno o más nucléolos, que son estructuras electrodensas de forma irregular cuya función es sintetizar los RNA ribosómicos y el ensamble de los ribosomas (pág. 435), y (3) el nucleoplasma, una sustancia líquida en la que los solutos del núcleo se disuelven.
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La separación del material genético de una célula y el citoplasma circundante puede ser la distinción más importante entre células eucariotas y procariotas, lo cual hace que la apariencia de la envoltura nuclear sea un punto de referencia de la evolución biológica. Dicho revestimiento consta de dos membranas celulares organizadas en forma paralela que están separadas por un espacio de 10 a 50 nm (fig. 12.6). En conjunto, las membranas mencionadas contienen más de 60 proteínas transmembrana distintas, que incluyen diversas especies que vinculan la membrana nuclear externa con elementos del citoesqueleto (fig. 12.6a). Las membranas nucleares interna y externa se fusionan en sitios que forman poros circulares que contienen ensambles complejos de proteínas. Una célula de mamífero promedio contiene varios miles de poros nucleares. Por lo general, la membrana externa está tapizada con ribosomas y se continúa con la membrana de retículo endoplásmico rugoso. El espacio entre las membranas está conectado de manera ininterrumpida a la luz del retículo endoplásmico (RE, endoplasmic reticulum) (fig. 12.6a).
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La superficie interna de la envoltura nuclear de las células animales se une mediante proteínas integrales de membrana a una delgada red de filamentos que se conoce como lámina nuclear (fig. 12.7). Ésta brinda apoyo mecánico a la envoltura nuclear, sirve como sitio de unión para las fibras de cromatina en la periferia (fig. 12.6b) y participa en la duplicación y transcripción del DNA (aunque aún no se comprende por completo el mecanismo). Los filamentos de la lámina nuclear miden alrededor de 10 nm de diámetro y se componen de polipéptidos denominados láminas. Éstas son miembros de la misma superfamilia de polipéptidos que forman los filamentos intermedios de 10 nm del citoplasma (cuadro 9.2). Se piensa que el desensamble de la lámina nuclear previo a la mitosis se induce por fosforilación de las láminas.
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Mutaciones en uno de los genes de la lámina (LMNA) son responsables de diversas enfermedades del ser humano, incluida una forma rara de distrofia muscular (llamada EDMD2) en la cual las células musculares contienen núcleos muy frágiles. Mutaciones en el gen LMNA también se han vinculado con una enfermedad llamada síndrome de progeria de Hutchinson-Gilford (HGPS, Hutchinson-Gilford progeria syndrome), que se caracteriza por envejecimiento prematuro y muerte durante la adolescencia a causa de ataque cardiaco o apoplejía. En la figura 12.7c se muestran los núcleos malformados de las células de un paciente con HGPS, lo cual demuestra la importancia de la lámina nuclear como un determinante de la estructura del núcleo. Resulta interesante notar que el fenotipo ilustrado en la figura 12.7c se ha rastreado hasta una mutación sinónima, es decir, que generó un codón diferente para el mismo aminoácido. En este caso, el cambio en la secuencia del DNA altera el modo en que se corta y empalma el transcrito del gen, lo cual conduce a la producción de una proteína más corta que causa el genotipo alterado. Este ejemplo ilustra el modo en que la secuencia de un gen sirve como un “código múltiple”, que puede dirigir la maquinaria de traducción o regular los mecanismos de corte y empalme y el plegamiento proteínico.
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Complejo del poro nuclear y su función en el intercambio entre el núcleo y el citoplasma
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La envoltura nuclear es la barrera entre el núcleo y el citoplasma, y los poros nucleares son las compuertas para cruzar esta barrera. A diferencia de la membrana citoplásmica, que previene el paso de macromoléculas entre el citoplasma y el espacio extracelular, la envoltura nuclear es un punto de actividad para el movimiento de RNA y proteínas en ambas direcciones entre el núcleo y el citoplasma. La replicación y la transcripción del material genético dentro del núcleo requieren la participación de un gran número de proteínas que se sintetizan en el citoplasma y se transportan a través de la envoltura nuclear. En cambio, los mRNA, los tRNA y las subunidades ribosómicas que se manufacturan en el núcleo deben transportarse en dirección opuesta. Algunos componentes, como los snRNA del empalmosoma (pág. 450), se mueven en ambas direcciones; éstos se sintetizan en el núcleo, se ensamblan en partículas de ribonucleoproteínas (RNP, ribonucleoproteins) en el citoplasma y luego regresan al núcleo, donde participan en el procesamiento de mRNA. Para apreciar la magnitud del tráfico entre los dos componentes celulares principales, considérese una célula de la cepa HeLa, que se estima con 10 000 000 ribosomas. A fin de ensamblar este gran número de organelos, un solo núcleo de una célula HeLa debe importar cerca de 560 000 proteínas ribosómicas y exportar alrededor de 14 000 subunidades ribosómicas cada minuto.
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¿Cómo pasan todos estos materiales a través de la envoltura nuclear? En un abordaje inicial, una suspensión de diminutas partículas de oro se inyectó en células y su paso a través de la envoltura nuclear se observó mediante un microscopio electrónico. Como se ilustra en la figura 12.8a,b, estas partículas se mueven del citoplasma al núcleo en una sola fila que pasa por el centro de los poros nucleares. Micrografías electrónicas de células fijadas en el curso normal de sus actividades también muestran que ciertas partículas pueden pasar a través de un poro nuclear. La figura 12.8c presenta un ejemplo, en el que se presume que el material granular consiste en una subunidad ribosómica que pasa por uno de estos poros.
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Con base en el hecho de que materiales tan grandes como las partículas de oro y las subunidades ribosómicas penetran por los poros nucleares, podría asumirse que estos conductos están abiertos, pero no es así. Los poros nucleares contienen un aparato complejo en forma de dona denominado complejo de poro nuclear (NPC, nuclear pore complex) que se extiende a través de la envoltura del núcleo, proyectándose tanto al citoplasma como al nucleoplasma. El NPC es un complejo supramolecular enorme (con una masa de 15 a 30 veces mayor que la de un ribosoma) que presenta simetría octagonal a causa de la repetición óctuple de varias estructuras (fig. 12.10).
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A pesar de su tamaño y complejidad considerables, los NPC contienen sólo alrededor de 30 proteínas diferentes, denominadas nucleoporinas, que están muy conservadas entre las levaduras y los vertebrados. Hay múltiples copias de cada núcleoporina (8, 16 y 32), lo cual concuerda con la simetría octogonal de la estructura.
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En las micrografías de la figura 12.9 y en los modelos de la figura 12.10 se observa la estructura de los NPC. En el centro hay un conducto rodeado por un anillo de nucleoporinas cuyo reordenamiento cambia el diámetro de la abertura de 20 a 40 nm. El NPC no es una estructura estática, como lo demuestra el hallazgo de que muchas de sus proteínas componentes se sustituyen con nuevas copias en lapsos que duran de segundos a minutos. Datos de estudios recientes sugieren que este intercambio dinámico de nucleoporinas puede intervenir en la activación de la transcripción de la cromatina vinculada con el NPC.
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Entre las nucleoporinas hay un subgrupo de proteínas que tienen una gran cantidad de repeticiones de fenilalanina y glicina (FG, según su nombre de una sola letra) en su secuencia de aminoácidos. Las repeticiones FG se aglomeran en una región particular de cada molécula llamada dominio FG. Por su composición inusual de aminoácidos, los dominios FG tienen una estructura desordenada (pág. 57) que les confiere una organización extendida y flexible. Se cree que las nucleoporinas que contienen repeticiones FG recubren el conducto del NPC con sus dominios FG filamentosos extendiéndose hasta el centro del conducto. Los dominios FG forman una malla hidrófoba que impide la difusión libre de macromoléculas más grandes (mayores de 40 000 Da) entre el núcleo y el citoplasma.
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En 1982, Robert Laskey y colaboradores del Medical Research Council of England, encontraron que la nucleoplasmina, una de las proteínas que más abundan en el núcleo de los ovocitos de anfibio, contiene un fragmento de aminoácidos cercanos a su grupo carboxilo terminal (C-terminal) que funciona como señal de localización nuclear (NLS, nuclear localization signal). Esta secuencia capacita a una proteína para que pase por los poros nucleares y penetre en el núcleo. La NLS mejor estudiada, o “clásica”, consiste en uno o dos fragmentos cortos de aminoácidos con carga positiva. El antígeno T codificado por el virus SV40, por ejemplo, contiene una señal de localización nuclear que se identifica como —Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val—. Si un aminoácido no polar reemplaza a uno de los aminoácidos básicos en esta secuencia, la proteína no puede localizarse en el núcleo. Por el contrario, si esta NLS se fusiona con una proteína extranuclear, como la albúmina sérica, y se inyecta en el citoplasma, la proteína modificada se concentra en el núcleo. Por lo tanto, el direccionamiento de proteínas hacia el núcleo es similar en principio al tráfico de otras proteínas que se destinan a la segregación dentro de un organelo particular, como una mitocondria o un peroxisoma (pág. 316). En todos estos casos las proteínas poseen una “dirección” específica que es reconocida por un receptor determinado que media su transporte hacia el interior del organelo.
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El estudio del transporte nuclear es un campo de investigación muy activo, impulsado por el desarrollo de sistemas in vitro capaces de importar de manera selectiva proteínas y RNP hacia el núcleo. Mediante estos sistemas los investigadores han identificado una familia de proteínas que funcionan como receptores de transporte móviles, que trasladan macromoléculas a través de la envoltura nuclear. Dentro de esta familia, las importinas mueven macromoléculas del citoplasma hacia el núcleo y las exportinas lo hacen en la dirección opuesta.
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La figura 12.11a describe algunos de los pasos principales que ocurren durante la importación nuclear de una proteína (como la nucleoplasmina, que contiene una señal de localización nuclear clásica). La importación inicia cuando una proteína que contiene la NLS se une a un receptor de NLS soluble heterodimérico, conocido como importina α/β, que reside en el citoplasma (paso 1 de la fig. 12.11a). Al parecer el receptor de transporte escolta a la proteína a la superficie externa del núcleo donde ésta se ancla a los filamentos citoplásmicos que se extienden desde el anillo externo del complejo de poro nuclear (paso 2). La figura 12.11b muestra un número de partículas de oro unidas a estos filamentos; tales estructuras, que se transportaban a través del complejo del poro nuclear, se cubrieron con una proteína nuclear que contenía la NLS. Luego, el complejo receptor-proteína se mueve a través el poro nuclear (paso 3 de la fig. 12.11a) mediante una serie de interacciones sucesivas con los dominios FG de las nucleoporinas que contienen FG.
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Una vez que las proteínas se desplazan a través del NPC, una proteína que se une al trifosfato de guanosina (GTP, guanosine triphosphate) llamada Ran impulsa la liberación de la proteína transportada en el interior del compartimiento nuclear. Igual que otras proteínas que se unen al GTP, como Sar1 (pág. 296) y EF-Tu (pág. 471) descritas en capítulos previos, Ran puede encontrarse en forma activa unida a GTP o inactiva unida a difosfato de guanosina (GDP, guanosine diphosphate). La función de Ran en la regulación del transporte entre el núcleo y el citoplasma se basa en mecanismos en los que la célula mantiene una alta concentración de Ran-GTP en el núcleo y un nivel muy bajo del mismo complejo en el citoplasma. El gradiente tan alto de Ran-GTP a través de la envoltura nuclear depende de la disposición en compartimientos de ciertas proteínas accesorias (fig. 15.21b). Una de éstas (llamada RCC1) está secuestrada en el núcleo, donde promueve la conversión de Ran-GDP en Ran-GTP y de esta forma mantiene las altas concentraciones nucleares de Ran-GTP. Otra proteína accesoria denominada (RanGAP1) reside en el citoplasma, donde induce la hidrólisis de Ran-GTP en Ran-GDP y de este modo conserva la concentración citoplásmica de Ran-GTP en un nivel bajo. Por lo tanto, la energía liberada por la hidrólisis de GTP se emplea en la conservación del gradiente de Ran-GTP a través de la envoltura nuclear. Como se revisa más adelante, este gradiente impulsa el transporte nuclear por un proceso que depende sólo de la difusión mediada por receptores; en este proceso no participan proteínas motoras o ATPasas.
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Ahora puede regresarse a la descripción de la vía clásica de la importación mediante NLS. Cuando el complejo importina-carga llega al núcleo, lo recibe una molécula de Ran-GTP, que se une al complejo y causa su desensamble, como se indica en el paso 4 de la figura 12.11a. Ésta es la función aparente de las altas concentraciones de Ran-GTP en el núcleo: la promoción del desensamble de los complejos importados del citoplasma. La carga importada se libera en el nucleoplasma y una porción de receptor de NLS (la subunidad β de la importina) se lanza de regreso al citoplasma junto con la proteína Ran-GTP (paso 5). Una vez ahí, la molécula de GTP unida a Ran se hidroliza y se libera Ran-GDP de la subunidad β de la importina. El complejo Ran-GDP regresa al núcleo, donde se convierte de nuevo al estado unido a GTP para efectuar ciclos adicionales de actividad. La importina α se transporta de nuevo al citoplasma mediante una de las exportinas.
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Ran-GTP desempeña una función importante el transporte de macromoléculas tanto hacia afuera como hacia dentro del núcleo. Recuérdese que, en esencia, Ran-GTP se confina al núcleo. Dicha molécula induce el desensamble de complejos importados, como se muestra en el paso 4 de la figura 12.11a, y promueve el ensamble de complejos de exportación. Las proteínas que salen del núcleo contienen secuencias de aminoácidos denominadas señales de exportación nuclear (NES, nuclear export signals), que son reconocidas por receptores de transporte que las acarrean a través de la envoltura nuclear hacia el citoplasma.
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Gran parte de las macromoléculas que se transportan hacia afuera del núcleo consiste en varios tipos de RNA (mRNA, RNA ribosómico [rRNA, ribosomal RNA], RNA nucleolar pequeño [snoRNA, small nucleolar RNA], miRNA [microRNA] y RNA de transferencia [tRNA, transfer RNA]), sintetizados en el núcleo y que actúan en el citoplasma o son modificados en este último y devueltos para que funcionen en el interior del núcleo. Estos RNA se desplazan a través de NPC en forma de RNP.
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Al igual que ocurre con el transporte de proteínas, la movilización de RNA involucra la vinculación de receptores de transporte que desplazan complejos de mRNP a través de los poros nucleares. El envío de una mRNP del núcleo al citoplasma se relaciona con una remodelación extensa; ciertas proteínas se desprenden del mRNA, mientras que otras se agregan al complejo. Numerosos estudios demuestran un vínculo funcional entre el corte y empalme de pre-mRNA y la exportación de mRNA, sólo los mRNA maduros (p. ej., procesados por completo) pueden transportarse fuera del núcleo. Si una de estas moléculas aún contiene un intrón no sometido a corte y empalme, el RNA se retiene en el núcleo.
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Cromosomas y cromatina
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Los cromosomas parecen brotar de la nada al principio de la mitosis y desvanecerse una vez que la división celular concluye. La aparición y desaparición de los cromosomas hizo surgir en los citólogos una pregunta que los desafiaba: ¿Cuál es la naturaleza de los cromosomas en una célula no mitótica?
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Empaquetamiento del genoma
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Una célula humana promedio contiene cerca de 6 400 millones de pares de bases de DNA divididos entre 46 cromosomas (el valor de un número diploide de cromosomas). Cada uno de ellos contiene una molécula continua de DNA; entre más grande es un cromosoma, mayor es la cantidad de DNA que contiene. El cromosoma humano con un mayor tamaño contiene cerca de 300 millones de pares de bases. Si se considera que cada uno de éstos tiene una longitud de 0.34 nm, la cifra mencionada integraría una molécula de DNA que sería parte de un cromosoma cuya longitud excedería 10 cm. ¿Cómo es posible incluir 46 cromosomas en un núcleo de sólo 10 μm (1 × 10–5 m) de diámetro y al mismo tiempo mantener el DNA en un estado accesible para las enzimas y las proteínas reguladoras?, ¿cómo se organiza la molécula única de DNA de cada cromosoma de modo que no se enrede en forma irremediable con las moléculas de otros cromosomas? Las respuestas radican en la notable manera en la que se empaqueta una molécula de DNA en una célula eucariota.
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Nucleosomas: el nivel mínimo de organización cromosómica Los cromosomas se componen de DNA y proteínas relacionadas, que en conjunto se conocen como cromatina. El empaquetamiento ordenado del DNA eucariota depende de las histonas, un importante grupo de pequeñas proteínas que poseen un contenido inusualmente alto de los aminoácidos básicos arginina y lisina. Las histonas se dividen en cinco clases, que pueden distinguirse por su relación arginina/lisina (cuadro 12.1). Las secuencias de aminoácidos de las histonas, en particular H3 y H4, experimentaron pocos cambios durante largos periodos de la evolución. Por ejemplo, las histonas H4 tanto de guisantes como de vacas contienen 102 aminoácidos y sus secuencias difieren sólo en dos residuos. ¿Por qué están tan conservadas las histonas? Una razón es que éstas interactúan con el esqueleto de la molécula de DNA, que es idéntico en todos los organismos. Además casi todos los aminoácidos de una histona interactúan con otra molécula, ya sea DNA u otra histona. Como resultado, muy pocos aminoácidos de una histona pueden reemplazarse con otros sin afectar de manera significativa la función de la proteína.
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Al principio del decenio de 1970 se encontró que cuando la cromatina se trataba con nucleasas inespecíficas, la mayor parte del DNA se convertía en fragmentos de casi 200 pares de bases de longitud. En cambio, cuando el DNA desnudo (p. ej., DNA sin proteínas) se trataba de manera similar, producía al azar una población de fragmentos de DNA de diferentes tamaños. Este hallazgo sugirió que el DNA cromosómico estaba protegido de ataques enzimáticos, excepto en ciertos sitios periódicos. Se supuso que las proteínas relacionadas con el DNA le conferían protección. En 1974, utilizando los datos obtenidos de la digestión por medio de nucleasas y otros tipos de información, Roger Kornberg propuso una estructura por completo nueva para la cromatina. Dicho investigador postuló que el DNA y las histonas se organizan en subunidades repetidas, denominadas nucleosomas. Ahora se sabe que cada nucleosoma contiene una partícula central que consiste en 146 pares de bases de DNA superenrollado (pág. 397) envuelto por lo menos dos veces alrededor de un complejo discoidal formado por ocho histonas (fig. 12.12a). El núcleo de cada nucleosoma consta de dos copias de cada tipo de histona (H2A, H2B, H3 y H4), ensambladas en un octámero, como se revisa más adelante (fig. 12.13a). La histona restante (la del tipo H1), reside fuera de la partícula central del nucleosoma. A ésta se le llama histona conectora porque se adhiere a parte del DNA conector que une una partícula central a la siguiente, es decir, un nucleosoma a otro. Estudios con fluorescencia indican que las moléculas H1 se disocian de la cromatina y vuelven a unirse a ella de forma continua. La proteína H1 y el octámero de histonas interactúan con alrededor de 168 pares de bases del DNA. Las moléculas H1 pueden retirarse de manera selectiva de las fibras de cromatina mediante tratamiento con soluciones de fuerza iónica baja. Cuando la cromatina libre de histonas H1 se observa bajo el microscopio electrónico, las partículas centrales de los nucleosomas y el DNA conector desnudo pueden observarse como elementos separados, como si fueran “cuentas de un collar” (fig. 12.12b).
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La comprensión del empaquetamiento del DNA avanzó de manera notable en años recientes gracias a datos de imágenes de la partícula central del nucleosoma obtenidas mediante cristalografía por rayos X. Las ocho histonas que forman la partícula central de un nucleosoma se organizan en cuatro heterodímeros: dos dímeros H2A-H2B y dos dímeros H3-H4 (fig. 12.13a,b). La dimerización de las histonas está mediada por sus dominios terminales C, que constan sobre todo de hélices α (representadas por cilindros en la fig. 12.13c) plegadas en una masa compacta en el centro del nucleosoma. En cambio, los segmentos amino terminales de cada histona central (y también el segmento terminal C de la histona H2A), asumen la forma de una larga cola flexible (representada por líneas punteadas en la figura 12.13c) que se extiende a través de la hélice de DNA que rodea la partícula central. Durante años se pensó que las histonas eran estructuras inertes, pero los segmentos amino terminal que se extienden son objetivos para enzimas fundamentales que ayudan a que la cromatina sea accesible para ciertas proteínas. De este modo, la cromatina es un componente celular dinámico en el cual las histonas, ciertas proteínas reguladoras y diversas enzimas entran y salen del complejo de nucleoproteínas para facilitar las complicadas actividades de transcripción, compactación, replicación, recombinación y reparación del DNA.
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La modificación de las histonas no es sólo un mecanismo para alterar las características de los nucleosomas. Además de las cuatro histonas centrales “convencionales” que se revisaron antes, también se sintetizan versiones alternativas de las histonas H2A y H3 en la mayor parte de las células. La importancia de estas variantes de histonas, como se denominan, aún no se determina, pero al parecer tienen funciones especializadas. La localización y las presuntas funciones de una de estas variantes, CENP-A, se analizan en la página 509. Otra variante, H2A.X, se distribuye en la cromatina, donde reemplaza a la histona convencional H2A en una fracción de los nucleosomas. H2A.X se fosforila en sitios de rotura del DNA y puede participar en el reclutamiento de las enzimas que lo reparan. Se ha dicho que otras variantes de histonas centrales (H2A.Z y H3.3) intervienen en numerosas actividades, incluyendo la activación de la transcripción, pero sus funciones aún no se determinan.
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Esta sección se inició cuestionando la forma en la que un núcleo de 10 μm de diámetro puede empaquetar dentro de sus límites moléculas de DNA que en conjunto tienen una longitud 200 000 veces mayor. El ensamble de los nucleosomas es el primer paso importante en el proceso de compactación. Con un espacio de 0.34 nm entre nucleótidos adyacentes, los 200 pares de bases de un solo nucleosoma de 10 nm deben medir cerca de 70 nm de longitud si se extienden por completo. En consecuencia se dice que la tasa de empaquetamiento del DNA de los nucleosomas es ~7:1.
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Niveles superiores de la estructura de la cromatina Una molécula de DNA embobinada alrededor de partículas centrales de nucleosomas de 10 nm de diámetro representa el nivel más bajo de organización de la cromatina. Sin embargo, la cromatina no existe dentro de la célula en su estado relativamente extendido, similar a las “cuentas de un collar”. Cuando la cromatina se libera del núcleo y se prepara con soluciones con concentraciones de iones fisiológicas, se observa una fibra de alrededor de 30 nm de grosor (fig. 12.14a). La estructura de dicha conformación permanece sujeta a debate a pesar de más de dos decenios de investigación. La figura 12.14b,c muestra dos modelos en los que el filamento nucleosómico se enrolla en un orden superior, una fibra más gruesa. Los modelos difieren en cuanto a la posición relativa de los nucleosomas dentro de la fibra. Investigaciones recientes favorecen el modelo en “zigzag” mostrado en la figura 12.14b, en el que nucleosomas sucesivos a lo largo del DNA se disponen en distintas pilas y los nucleosomas alternantes se convierten en vecinos interactivos. Sin considerar la forma en que lo anterior se realiza, el ensamble de la fibra de 30 nm incrementa la tasa de empaquetamiento unas seis veces más, o cerca de 40 veces en total.
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El mantenimiento de las fibras de 30 nm depende de la interacción entre las histonas y los nucleosomas vecinos. Las histonas conectoras y las nucleares participan en un empaquetamiento de orden superior de la cromatina. Si, por ejemplo, las histonas conectoras H1 se extraen de manera selectiva de la cromatina compactada, las fibras de 30 nm se desenrollan para formar las cuentas de filamentos más delgados y extendidos que se muestran en la figura 12.12b. La nueva adición de histonas H1 conduce a la restauración de la estructura de orden superior. Las histonas centrales de nucleosomas adyacentes pueden interactuar entre sí por medio de sus colas flexibles y largas. Estudios estructurales indican, por ejemplo, que la cola amino terminal de una histona H4 de una partícula nuclear de nucleosoma puede alcanzar el exterior y hacer contacto extenso tanto con el DNA conector como con el dímero H2A/H2B de las partículas adyacentes. Se cree que estos tipos de interacción median el plegamiento de los filamentos nucleosómicos en fibras mucho más gruesas. De hecho, las fibras de cromatina preparadas con histonas H4 que pierden sus colas son incapaces de plegarse en fibras de un orden superior.
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Se cree que la siguiente etapa en la jerarquía del empaquetamiento de DNA ocurre cuando los filamentos de cromatina de 30 nm se organizan en una serie de asas muy amplias superenrolladas, o dominios, que pueden compactarse en fibras aún más gruesas (de 80 a 100 nm). Al parecer las asas de DNA se unen en sus bases con proteínas que forman parte de un andamiaje nuclear organizado. Por lo general las asas de las fibras de cromatina se diseminan dentro del núcleo y no es posible visualizarlas, pero su presencia puede revelarse en ciertas circunstancias. Por ejemplo, cuando cromosomas mitóticos aislados se tratan con reactivos que extraen las histonas, puede verse que el DNA desnudo se extiende hacia afuera como asas que provienen de un andamio de proteínas (fig. 12.15a). Entre las proteínas que, según los expertos, intervienen de manera decisiva para conservar estos bucles de DNA está la cohesina, conocida mejor por su participación para conservar unidas las moléculas de DNA replicadas, durante la mitosis (sección 14.2). La cohesina es una proteína anular que puede actuar como se señala en la figura 12.15b.
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Los cromosomas mitóticos representan la última etapa del empaquetamiento de la cromatina; un cromosoma mitótico de 1 μm de longitud suele contener cerca de 1 cm de DNA, lo que representa una tasa de empaquetamiento de 10 000:1. Esta compactación ocurre por un proceso que aún no está bien comprendido, y se revisa en la sección 14.2. La figura 12.16 presenta una sinopsis de los varios niveles de organización de la cromatina, desde el filamento nucleosómico hasta un cromosoma mitótico.
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Heterocromatina y eucromatina
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Una vez que la mitosis termina, la mayor parte de la cromatina (que se encuentra en forma de cromosomas mitóticos) regresa a su condición de interfase difusa. Sin embargo, por lo general cerca de 10% de la cromatina permanece en forma condensada durante esta etapa del ciclo celular. Esta cromatina compactada que se tiñe de forma densa puede apreciarse en la periferia del núcleo, a menudo cerca de la lámina nuclear, en la figura 12.5a. La cromatina que se mantiene compactada durante la interfase se conoce como heterocromatina para lograr distinguirla de la eucromatina, la cual retorna al estado disperso. Cuando se cultivan células con un precursor de RNA marcado con [H3]uridina radiactiva y después se fijan, cortan y someten a una autorradiografía, las acumulaciones de heterocromatina no se marcan, lo que indica que tienen poca o ninguna actividad transcripcional. Se piensa que las regiones periféricas del núcleo contienen factores que reprimen la transcripción, lo cual genera un entorno favorable para la localización de la heterocromatina. Como se discutirá más adelante, el estado de una región particular del genoma, sea eucromática o heterocromática, se hereda de manera estable de una generación celular a la siguiente.
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La heterocromatina se divide en dos clases. La heterocromatina constitutiva permanece en el estado compactado en todas las células durante todo el tiempo y por lo tanto, representa el DNA que en forma permanente no se transcribe. En las células de mamífero, la mayor parte de la heterocromatina constitutiva se encuentra en la región que flanquea los telómeros y el centrómero de cada cromosoma y en otros sitios escasos, como la parte distal del brazo del cromosoma Y en mamíferos machos. El DNA de la heterocromatina constitutiva consiste sobre todo en secuencias repetidas (pág. 401) y contiene hasta cierto punto pocos genes. De hecho, cuando los genes que en condiciones normales son activos se mueven a una posición adyacente a estas regiones como resultado de transposición o translocación, tienden a inactivarse. Este fenómeno se conoce como efecto de posición. Se cree que la heterocromatina contiene componentes cuya influencia puede propagarse cierta distancia y afectar a genes cercanos. Al parecer, la diseminación de la heterocromatina a lo largo de los cromosomas es bloqueada por secuencias especializadas que actúan como barrera (elementos de frontera) en el genoma. La heterocromatina constitutiva también inhibe la recombinación genética entre secuencias repetitivas homólogas. Este tipo de recombinación puede producir duplicaciones y deleciones del DNA (fig. 10.22).
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La heterocromatina facultativa es cromatina que se ha inactivado de manera específica durante ciertas fases de la vida de un organismo o en ciertos tipos de células diferenciadas (como en la fig. 17.9b). Un ejemplo de heterocromatina facultativa puede observarse al comparar células de mamíferos hembra con células de macho. Las de los últimos tienen un pequeño cromosoma Y y un cromosoma X mucho más grande. Como estos dos cromosomas tienen pocos genes en común, los machos poseen una sola copia de la mayor parte de los genes que se portan en los cromosomas sexuales. Aunque las células de las hembras contienen dos cromosomas X, sólo uno de ellos tiene actividad transcripcional. El otro permanece condensado como un cúmulo de heterocromatina (fig. 12.17a) llamado corpúsculo de Barr, en honor del investigador que lo descubrió en 1949. La formación del corpúsculo de Barr asegura que las células tanto de hembras como de machos tengan el mismo número de cromosomas X activos y por lo tanto, sinteticen cantidades equivalentes de los productos codificados por los genes que están incluidos en el cromosoma X.
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Inactivación del cromosoma X Con base en sus estudios sobre la herencia del color del pelaje en ratones, la genetista británica Mary Lyon propuso lo siguiente en 1961:
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La heterocromatinización del cromosoma X en mamíferos hembras ocurre durante la fase temprana del desarrollo embrionario y conduce a la inactivación de los genes en ese cromosoma.
La heterocromatinización en el embrión es un proceso aleatorio, en el sentido de que los cromosomas X que derivan del padre y los que provienen de la madre tiene la misma probabilidad de inactivarse en cualquier célula determinada. En consecuencia, en el momento de la inactivación, el cromosoma X paterno puede inactivarse en una célula del embrión y el materno puede hacerlo en una célula vecina. Una vez que se ha desactivado un cromosoma X, su estado heterocromático se transmite a través de muchas divisiones celulares, de modo que el mismo cromosoma X es inactivo en todos los descendientes de esa célula en particular. El proceso de inactivación del cromosoma X se estudia mejor in vitro durante la diferenciación de células madre embrionarias (ES, embryonic stem) de ratón. Estas últimas provienen de embriones en fase muy temprana (pág. 21) y por lo tanto poseen dos cromosomas X activos.
La reactivación del cromosoma X heterocromatinizado tiene lugar en células germinales antes del inicio de la meiosis. En consecuencia, los dos cromosomas X son activos durante la ovogénesis y todos los gametos reciben un cromosoma X eucromático.
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La hipótesis de Lyon pronto se confirmó.2 Puesto que los cromosomas X tanto paternos como maternos pueden contener alelos diferentes para el mismo rasgo, las hembras adultas son en un sentido mosaicos genéticos, en los que alelos diferentes funcionan en células distintas. El mosaicismo del cromosoma X se refleja en la coloración en parches del pelaje de algunos animales, incluyendo los gatos calicó (fig. 12.17b,c). Como los genes de la pigmentación en los humanos no se localizan en el cromosoma X, en ellos no se observa el fenómeno de “mujeres calicó”. No obstante, el mosaicismo que se debe a la inactivación del cromosoma X puede demostrarse en personas del sexo femenino. Por ejemplo, si un rayo angosto de luz roja o verde se proyecta en los ojos de una mujer que es portadora heterocigótica de ceguera a los colores rojo y verde, parches de células retinianas con defectos en la visión del color pueden encontrarse mezclados entre regiones de células normales.
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El mecanismo que ocasiona la inactivación del cromosoma X ha sido un foco de atención desde un informe publicado en 1992, que sugiere que la inactivación la inicia una molécula de RNA no codificador (más que una proteína), que se transcribe desde uno de los genes (llamado XIST en humanos) en el cromosoma X que se inactiva (Xi). El RNA de XIST es un transcrito muy grande (de más de 17 kb de longitud), lo cual lo distingue de otros RNA no codificantes que tienden a ser muy pequeños. Debido a su tamaño, XIST se describe como un RNA no codificador largo (lncRNA, long noncoding RNA) y representa sólo el primer elemento de una lista cada vez mayor de lncRNA que se han identificado como factores reguladores de actividades celulares. De hecho, se piensa que al menos siete lncRNA diferentes intervienen en la inactivación del cromosoma X; sólo se incluirá XIST en esta discusión. El RNA de XIST se acumula de manera selectiva a todo lo largo del cromosoma X a partir del cual se transcribe, donde permite reclutar a algunos complejos proteínicos que inactivan los genes en sitios preseleccionados.3 El gen XIST es necesario para iniciar la inactivación, pero no para mantenerla de una generación celular a la siguiente. Dicha conclusión se basa en el descubrimiento de que las células tumorales de ciertas mujeres contienen un cromosoma X inactivado cuyo gen XIST se eliminó. Se cree que la inactivación se mantiene mediante la metilación del DNA (pág. 531) y modificaciones de histonas, como se revisa en la siguiente sección.
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Código de las histonas y formación de la heterocromatina
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La figura 12.13c muestra un modelo esquemático de una partícula central de nucleosoma con sus colas proyectándose hacia fuera. No obstante, éste es sólo un retrato muy general que oculta importantes diferencias entre los nucleosomas. Las células contienen un ordenamiento destacado de enzimas que son capaces de agregar grupos químicos a aminoácidos específicos de las colas de las histonas, o removerlos de ellos. Los residuos que pueden modificarse (de manera notable por metilación, acetilación, fosforilación o ubicuitinación), están representados por las barras de color en la figura 12.18. Hace pocos años surgió una hipótesis que se conoce como el “código de las histonas”, que postula que el estado de actividad de una región de la cromatina depende de modificaciones específicas, o combinaciones de ellas, de las colas de las histonas en esa región. En otras palabras, el patrón de modificaciones que adorna las colas de las histonas centrales contiene información codificada que determina las propiedades de esos nucleosomas. Ciertos estudios sugieren que las modificaciones de las colas de las histonas actúan de dos maneras para influir en la estructura y la función de la cromatina.
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Los residuos modificados sirven como sitios de acoplamiento para reclutar a un grupo específico de proteínas que no son histonas, que luego determinan las propiedades y las actividades de ese segmento de cromatina. En la figura 12.19 se observa una muestra de algunas de las proteínas específicas que se unen de manera selectiva a residuos modificados de las histonas. Cada una de las proteínas unidas a las histonas de la figura 12.19 es capaz de modular algún aspecto de la actividad o la estructura de la cromatina.
Los residuos modificados alteran la manera en que las colas de las histonas de nucleosomas vecinos interactúan entre sí o con el DNA al cual están unidos. Cambios en estos tipos de interacciones pueden conducir a alteraciones en la estructura de mayor orden de la cromatina. Por ejemplo, la acetilación del residuo de lisina que se encuentra en la posición 16 de la histona H4 impide que ésta interactúe con una histona H2A de un nucleosoma adyacente, lo cual as su vez inhibe la formación de la fibra compacta de cromatina de 30 nm.
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Por ahora, la discusión se limitará a la manera en la que ocurre la formación de la heterocromatina, por ejemplo, durante la desactivación del cromosoma X. En favor de la sencillez, la descripción se enfoca en la modificación de un solo residuo (la lisina 9 de la histona H3), lo cual ilustra los principios generales mediante los cuales las células utilizan el código de las histonas. Las acciones de otras modificaciones de las histonas se indican en la figura 12.18, mismas que se explican en la leyenda de la misma. Otro ejemplo se describe en la página 527. Como se explica con detalle en este capítulo, en años recientes se han desarrollado técnicas que permiten analizar los cambios que afectan la transcripción del genoma (como las modificaciones de las histonas) en un nivel global, en lugar de estudiar modificaciones en un solo gen a la vez. Esto ha brindado una visión mucho más amplia de la importancia general de cada uno de estos fenómenos, lo cual no era posible hasta hace sólo algunos años.
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La comparación entre los nucleosomas presentes en el interior de la heterocromatina y aquellos localizados en la eucromatina reveló una diferencia sobresaliente. Los residuos de lisina en la posición número 9 (Lys9 o K9) de las histonas H3 localizadas en los dominios de heterocromatina están muy metilados, mientras que este mismo residuo tiende a acetilarse en los dominios de eucromatina. La eliminación de los grupos acetilo de las histonas H3 y H4 es uno de los pasos iniciales para la conversión de eucromatina en heterocromatina. La corelación entre la represión de la transcripción y las desacetilación de las histonas puede observarse si se compara el cromosoma X heterocromático inactivo de las células femeninas (que contiene histonas desacetiladas) con el cromosoma X eucromático activo (cuyas histonas presentan un nivel normal de acetilación) (fig. 12.20). La desacetilación de las histonas se acompaña de la metilación de H3K9, la cual se cataliza por una enzima (una metiltransferasa de histonas) que al parecer se dedica sólo a esta tarea. En los seres humanos esta enzima, denominada SUV39H1, puede encontrarse en el interior de la heterocromatina, donde es capaz de estabilizar la naturaleza heterocromática de esta región por medio de su actividad de metilación.
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La formación de una lisina metilada en la posición número 9 le confiere a la cola de la histona H3 una propiedad importante: la capacidad de unirse con alta afinidad a proteínas que contienen un dominio particular, llamado cromodominio. El genoma humano contiene por lo menos 30 proteínas con cromodominios, de las cuales la mejor estudiada es la proteína heterocromática 1 (HP1, heterochromatic protein 1). Ésta participa en la formación y el mantenimiento de la heterocromatina. Se piensa que una vez que la HP1 se une a una cola de H3, interactúa con otras proteínas, que incluyen a (1) la enzima SUV39H1, que metila el residuo H3K9, y (2) otras moléculas de HP1 en nucleosomas cercanos. Estas propiedades de unión de la molécula de HP1 promueven la formación de una red interconectada de nucleosomas metilados, lo que conduce a la formación del dominio de cromatina compactada de un orden superior (fig. 12.21). Lo que es más importante, este estado se transmite a través de las divisiones celulares de una generación celular a la siguiente (como se expone en la pág. 510). Modificaciones de histonas presentes en la célula progenitora de alguna manera deben instruir la formación de las mismas transformaciones en nucleosomas recién depositados en las células hijas. No hay suficientes conocimientos del mecanismo por el cual se produce tal fenómeno.
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Estudios realizados en varios microorganismos indican que RNA pequeños, de naturaleza similar a la de los que participan en la interferencia del RNA (pág. 457), desempeñan una función importante en la selección de una región particular del genoma para que experimente metilación de H3K9 y heterocromatinización posterior. En la figura 12.21 se presenta un modelo que muestra el tipo de eventos que al parecer ocurren durante el ensamblaje de la heterocromatina. Los RNA derivados de elementos muy repetitivos (como los centrómeros) o provenientes de regiones que poseen elementos transponibles son procesados por la vía de interferencia del RNA y reclutan enzimas que modifican histonas, incluidas las metiltransferasas de histonas que modifican la lisina 9 en la histona H3. Las modificaciones que ocurren de esta manera reclutan miembros de la familia de proteínas con cromodominio HP1, lo cual induce la formación de heretocromatina y la inactivación de genes. Esto es particularmente importante para la inactivación de elementos transponibles móviles y quizá de DNA viral. Si se eliminan componentes de la maquinaria que se encarga de la interferencia del RNA (RNAi, RNA interference), la metilación de H3K9 y la heterocromatinización se alteran. Además de su participación en la formación de la heterocromatina, la maquinaria de la RNAi también podría participar en el mantenimiento del estado heterocromático de una generación celular a la siguiente. Estos datos señalan una actividad más de los RNA no codificadores en una lista de funciones que va en rápido crecimiento. Puesto que ahora se cree que la mayor parte del genoma se transcribe (pág. 461), no debe ser sorprendente descubrir que los RNA tienen una función importante en la regulación de muchos de los cambios que se sabe que ocurren en la estructura de la cromatina durante el desarrollo embrionario o como respuesta a estímulos fisiológicos.
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Estructura de un cromosoma mitótico
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El estado hasta cierto punto disperso de la cromatina de una célula en interfase favorece las actividades de dicha etapa del ciclo celular, como la replicación y la transcripción. En cambio, la cromatina de una célula mitótica se encuentra en un estado muy condensado que favorece la distribución de DNA a cada célula hija. Cuando un cromosoma experimenta compactación durante la profase mitótica, adopta una forma distinta y predecible determinada sobre todo por la longitud de la molécula de DNA en dicho cromosoma y la posición del centrómero (la cual se explica más adelante). Los cromosomas mitóticos de una célula en división pueden visualizarse con la técnica que se ilustra en la figura 12.22a. En este método se rompe una célula en división y los cromosomas mitóticos del núcleo celular se diseminan y se fijan a la superficie de un portaobjetos sobre un área muy pequeña, como en la figura 12.22b. Los cromosomas que se muestran en dicha imagen se prepararon con una metodología de tinción en la que las preparaciones cromosómicas se incuban con sondas fluorescentes de DNA de colores distintos que se unen de manera específica a cromosomas particulares. Por medio de diferentes combinaciones de sondas de DNA y de técnicas de visualización asistidas por computadora, cada cromosoma puede “pintarse” con un “color virtual” distinto, lo que permite que cualquier observador entrenado los identifique. Además de la imagen a color que proporciona, esta técnica también permite obtener una resolución suprema, que facilita a los genetistas clínicos distinguir aberraciones cromosómicas que de otra forma se ignorarían (véase la fig. 2 de la sección “Perspectiva humana” de este capítulo).
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Si se cortan los cromosomas individuales de una fotografía como la de la figura 12.22b, pueden formarse pares con sus cromosomas homólogos (23 pares en los humanos) y ordenarse según su tamaño de mayor a menor como se ilustra en la figura 12.22c. Una preparación de este tipo se conoce como cariotipo. Los cromosomas que se muestran en la figura 12.22c se prepararon mediante un procedimiento de tinción que confiere una apariencia de bandeo a los cromosomas. El patrón de estas bandas es muy característico de cada cromosoma en cada especie y da la pauta para identificar cromosomas y compararlos con especies distintas (véase la fig. 3 de la sección “Perspectiva humana” de este capítulo). Los cariotipos se preparan de manera sistemática a partir de cultivos de células sanguíneas y se utilizan para examinar a individuos con anomalías cromosómicas. Como se señala en la sección “Perspectiva humana”, con estas técnicas pueden detectarse cromosomas adicionales, faltantes o alterados.
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PERSPECTIVA HUMANA Aberraciones cromosómicas y enfermedades humanas
Además de las mutaciones que alteran la información contenida en un solo gen, los cromosomas pueden experimentar alteraciones mucho más extensas, las cuales ocurren con mayor frecuencia durante la división celular. Piezas de un cromosoma pueden perderse o segmentos enteros intercambiarse entre cromosomas diferentes. Puesto que estas aberraciones cromosómicas son provocadas por la rotura de los cromosomas, su incidencia se incrementa por la exposición a agentes que dañan el DNA, como infecciones virales, rayos X o reactivos químicos. Aunado a lo anterior, los cromosomas de algunos individuos contienen sitios “frágiles” que son en particular susceptibles a la rotura. Personas con ciertos trastornos hereditarios raros (como el síndrome de Bloom, la anemia de Fanconi y la ataxia-telangiectasia) tienen cromosomas inestables con una gran tendencia a sufrir roturas cromosómicas.
Las consecuencias de una aberración cromosómica dependen de los genes que se afectan y del tipo de célula en la que esta alteración se presenta. Si la aberración ocurre en una célula somática (no reproductiva), las consecuencias suelen ser mínimas porque pocas células del cuerpo se afectan. No obstante, en raras ocasiones es posible que una célula somática con una aberración se convierta en una célula maligna, que puede desarrollar un tumor canceroso. Las alteraciones cromosómicas que ocurren durante la meiosis (en especial como resultado de un mecanismo de entrecruzamiento anormal), pueden transmitirse a la generación siguiente. Cuando un cromosoma aberrante se hereda a través de un gameto, todas las células del embrión tendrán la aberración, lo cual suele ocasionar la muerte durante el desarrollo. Los diversos tipos de aberraciones cromosómicas incluyen los siguientes:
Inversiones. Algunas veces un cromosoma se rompe en dos lugares y los segmentos entre las roturas se reúnen en los cromosomas con una orientación inversa. Esta aberración se denomina inversión. Más de 1% de los humanos porta una inversión que puede detectarse durante la determinación del cariotipo cromosómico (fig. 10.29b). Un cromosoma que porta una inversión casi siempre contiene todos los genes de un cromosoma normal y por lo tanto, el individuo no es afectado de manera adversa. Sin embargo, si una célula con una inversión cromosómica entra en meiosis, el cromosoma aberrante no puede parearse de modo correcto con su pareja homóloga a causa de diferencias en el orden de sus genes. En tales casos el apareamiento cromosómico suele acompañarse de un asa (fig. 1). Si el entrecruzamiento ocurre dentro de ésta, como se muestra en la figura, los gametos que se generan por meiosis pueden adquirir una copia adicional de ciertos genes (una duplicación) o perderlos (una deleción). Cuando un gameto que contiene un cromosoma alterado se fusiona con un gameto normal en la fertilización, el cigoto resultante tiene un desbalance cromosómico y casi nunca es viable.
Translocaciones. Cuando un cromosoma se une a otro de manera parcial o total, la aberración se conoce como translocación (fig. 2). De modo similar a las inversiones, por lo general una translocación que ocurre en una célula somática tiene poco efecto en la función de ésta o su progenie. Sin embargo, ciertas translocaciones incrementan la probabilidad de que la célula se convierta en maligna. El ejemplo mejor estudiado es el cromosoma Philadelphia, que se encuentra en las células neoplásicas (pero no en las normales) de individuos con ciertas formas de leucemia. Este cromosoma, que recibe su nombre del de la ciudad donde se descubrió en 1960, es una versión corta del cromosoma humano número 22. Durante años se pensó que el segmento perdido representaba una simple deleción, pero técnicas mejoradas para visualizar cromosomas permitieron detectar que el fragmento perdido estaba translocado en el cromosoma número nueve. Éste contiene un gen (ABL) que codifica una proteína cinasa que desempeña una función en la proliferación celular. Como resultado de esta translocación, un pequeño extremo de esta proteína es reemplazado por cerca de 600 aminoácidos adicionales codificados por un gen (BCR) que proviene de la pieza translocada del cromosoma número 22. Esta “proteína de fusión” nueva retiene la actividad catalítica de la proteína ABL original pero no está sujeta a los mecanismos normales de regulación celular. Como resultado, la célula afectada se convierte en maligna y causa la leucemia mielógena crónica (cml, chronic myelogenous leukemia). En términos generales, se ha supuesto que las translocaciones surgen después de la rotura aleatoria del DNA cromosómico. Sin embargo, estudios recientes sugieren que tales interrupciones pueden acaecer durante el proceso normal de transcripción, actividad que es capaz de volver al DNA más susceptible a romperse. Por ejemplo, el cáncer de próstata se caracteriza por translocaciones que afectan a varios genes que son transcritos en células prostáticas normales en respuesta a hormonas masculinas (andrógenos).
Como las inversiones, las translocaciones causan problemas durante la meiosis. Un cromosoma alterado por translocación tiene un contenido de información genética diferente al de su homólogo. En consecuencia, los gametos que se forman por meiosis tienen un contenido adicional de copias de genes o los pierden. Está demostrado que las translocaciones desempeñan una función importante en la evolución al generar cambios a gran escala que pueden ser el inicio de la separación de líneas evolutivas a partir de un ancestro común. Es probable que tales incidentes genéticos ocurrieran durante la historia evolutiva reciente. Una comparación de los 23 pares de cromosomas de las células humanas con los 24 pares de células de chimpancés, gorilas y orangutanes revela una gran similitud. El examen detallado de los dos cromosomas de simios que no tienen su contraparte en los humanos muestra que juntos son equivalentes, banda por banda, al cromosoma humano número 2 (fig. 3). En algún punto durante la evolución de los humanos al parecer un cromosoma entero se traslocó a otro, lo que creó un solo cromosoma fusionado y redujo el número haploide de 24 a 23 cromosomas.
Deleciones. Una deleción ocurre cuando una porción de un cromosoma se pierde. Como se señala en el párrafo anterior, los cigotos que contienen deleciones cromosómicas se generan cuando uno de los gametos es el producto de una meiosis anormal. El renunciar a una porción de un cromosoma a menudo resulta en la pérdida de genes críticos y produce consecuencias graves, inclusive si el cromosoma homólogo del individuo es normal. La mayor parte de los embriones humanos que portan una deleción importante no se desarrolla a término y si lo hace, presenta una gran variedad de malformaciones. La primera correlación entre una alteración humana y una deleción cromosómica la estableció en 1963 Jerome Lejeune, un genetista francés que descubrió las bases cromosómicas del síndrome de Down. Lejeune descubrió que un bebé que nació con una malformación facial había perdido una porción del cromosoma 5. Un defecto en la laringe (el órgano de la voz) ocasiona que el llanto del infante se asemeje al sonido que emite un gato cuando sufre. En consecuencia, los científicos denominaron a este trastorno síndrome de cri-du-chat, que significa síndrome del maullido de gato.
Duplicaciones. Una duplicación tiene lugar cuando una porción de un cromosoma se repite. La función de las duplicaciones en la formación de familias multigénicas se revisó en la página 407. Las duplicaciones cromosómicas más sustanciales crean una alteración en la que un número de genes se presenta en tres copias en lugar de las dos normales (una condición que se conoce como trisomía parcial). Las actividades celulares son muy sensibles al número de copias de genes y las réplicas adicionales pueden tener efectos deletéreos graves.
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A diferencia de casi todos los cromosomas de procariotas que consisten en una molécula circular de DNA, cada cromosoma eucariota contiene una sola molécula continua de ácido desoxirribonucleico. Las puntas de cada molécula de DNA están compuestas por un tramo inusual de secuencias repetidas llamado telómero, que forma una cubierta en cada extremo del cromosoma. Los telómeros humanos contienen una secuencia que se repite cerca de 500 a 5 000 veces (fig. 12.23a). A diferencia de casi todas las secuencias repetidas que varían de manera considerable entre diferentes especies, la misma secuencia telomérica se encuentra en los vertebrados y secuencias parecidas se describen en la mayor parte de otros organismos. Esta similitud secuencial sugiere que los telómeros tienen una función conservada en diversos organismos.
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Como se explica en el capítulo 13, las polimerasas de DNA no pueden iniciar la síntesis de una cadena de DNA, sino que sólo agregan nucleótidos al extremo 3′ de una cadena existente. La replicación se inicia en el extremo 5′ de cada cadena recién formada mediante la síntesis de un cebador corto de RNA (paso 1 de la fig. 12.24a) que luego se retira (paso 2). A causa de este mecanismo, y por los pasos adicionales del procesamiento mostrados en el paso 3, el extremo 5′ de cada cadena recién sintetizada carece de un pequeño segmento de DNA. Como resultado, la cadena con el extremo 3′ sobrepasa a la cadena con el extremo 5′. Más que existir como una sola cadena con un extremo no protegido, la hebra que sobresale se “pliega sobre sí misma” en la porción de doble cadena del telómero para formar un asa como la que se ilustra en la figura 12.24b. Al parecer esta conformación protege el extremo telomérico del DNA. Se han identificado diversas proteínas que se unen al DNA que se fijan de manera específica a los telómeros y que son esenciales para su función. La proteína ligada a los cromosomas de la figura 12.23b interviene para regular la longitud de los telómeros en las levaduras. El DNA telomérico de células animales se adhiere a un complejo proteínico de seis subunidades llamado shelterina (“protectina”). Entre otras funciones, dicho complejo impide que el aparato de reparación de DNA de la célula confunda los extremos del DNA telomérico con cadenas de DNA dañadas o rotas, situación que tendría graves consecuencias en la integridad del genoma.
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Si las células no fueran capaces de replicar los extremos de su DNA, se esperaría que los cromosomas fueran más cortos con cada ciclo de división celular (fig. 12.24a). Este predicamento se denomina “el problema de la replicación de los extremos”. El principal mecanismo mediante el que los organismos resuelven dicha dificultad se dilucidó en 1984, cuando Elizabeth Blackburn y Carol Greider, de la University of California, en Berkeley, descubrieron una nueva enzima, llamada telomerasa, que puede agregar nuevas repeticiones al extremo 3′ de la cadena sobresaliente (fig. 12.24c). Una vez que el extremo 3′ de la cadena se alarga, una polimerasa convencional de DNA puede utilizar el segmento 3′ recién sintetizado como una plantilla para regresar el extremo 5′ de la cadena complementaria a su longitud normal. La telomerasa es una transcriptasa inversa que sintetiza DNA mediante el uso de una plantilla o molde de RNA. A diferencia de la mayor parte de las transcriptasas inversas, esta enzima por sí misma contiene el RNA que le sirve como plantilla (fig. 12.24c).
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Los telómeros son partes muy importantes de los cromosomas: son necesarios para la replicación completa de éstos; forman capas que protegen a los cromosomas del ataque de nucleasas y otras influencias desestabilizantes e impiden que los extremos de los cromosomas se fusionen entre sí. La figura 12.25 muestra cromosomas mitóticos de un ratón que se manipularon por medios genéticos para que carecieran de telomerasa. Muchos de estos cromosomas experimentaron la fusión de sus extremos, lo que produjo consecuencias catastróficas como la fractura de los cromosomas en las divisiones celulares subsecuentes. Experimentos recientes sugieren funciones adicionales para los telómeros, que aún son tema de investigaciones actuales.
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Supóngase que un investigador toma una pequeña biopsia de piel, aísla una población de fibroblastos de la dermis y permite que éstos crezcan en un medio de cultivo enriquecido. Los fibroblastos se dividirían cada día hasta cubrir la caja de cultivo. Si una fracción de estas células se removiera del primer medio y se sembrara en otro, tales células deberían proliferar de nuevo y cubrir la segunda de cultivo. Aunque podría pensarse que es posible subcultivar de forma indefinida estas células (como se creyó durante la primera mitad del siglo pasado), no es así. Las células dejan de dividirse por completo después de 50 a 80 duplicaciones de la población y comienza una fase conocida como senescencia replicativa, tal como descubrieron Leonard Hayflick y Paul Moorhead en 1961 en el Winstar Institute en Philadelphia. Si se comparara la longitud promedio de los telómeros en los fibroblastos al principio y al final de los experimentos, se encontraría una disminución drástica a través del tiempo de cultivo. Los telómeros se acortan porque la mayor parte de las células pierde la enzima telomerasa y es incapaz de evitar la pérdida de sus extremos cromosómicos. Los telómeros de los cromosomas se acortan de manera progresiva con cada división celular; el acortamiento continúa hasta un punto crítico en el cual se activa una respuesta fisiológica dentro de las células, la cual impide que éstas crezcan y se dividan (fig. 12.26). Como se discute en la leyenda de la figura, sólo las células capaces de reanudar la expresión de telomerasa continúan proliferando de manera indefinida. Éstas no sólo siguen dividiéndose, sino que lo hacen sin mostrar signos del proceso normal de envejecimiento fisiológico que se observan en cultivos testigos.
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Aunque la telomerasa está ausente de casi todas las células del organismo, existen algunas excepciones notables. Las células germinales de las gónadas conservan su capacidad de producir telomerasa y los telómeros de sus cromosomas no se encogen como resultado de la división celular (fig. 12.26). Por consiguiente, cada descendiente comienza la vida como un cigoto que contiene telómeros de longitud máxima. De igual manera, las células madre localizadas en el recubrimiento de la piel y del intestino y las células madre hematopoyéticas de los tejidos formadores de sangre también expresan esta enzima, lo que les permite continuar su proliferación y generar las grandes cantidades de células diferenciadas necesarias en estos órganos. La importancia de la telomerasa se revela en un raro trastorno en el que los individuos tienen concentraciones muy bajas de telomerasa, puesto que son heterocigóticos para el gen que codifica el RNA de la telomerasa o la subunidad proteínica. Tales individuos sufren insuficiencia de la médula ósea debido a que este tejido es incapaz de producir un número suficiente de células sanguíneas durante su vida.
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Si los telómeros son un factor tan importante para limitar el número de veces que una célula puede dividirse, podría esperarse que fueran un factor decisivo en el envejecimiento de los seres humanos. Los datos de innumerables investigaciones refuerzan tal propuesta. De hecho, algunos biólogos describen la longitud de los telómeros como un tipo de “reloj de longevidad” que mide la rapidez con la que una persona particular envejece en términos biológicos y no cronológicos. Para la fecha de elaboración de este texto, cuando menos dos compañías (fundadas por prominentes investigadores en esta área) plantean medir la longitud de los telómeros en una muestra de células sanguíneas humanas. Otros científicos indican que con los estudios en cuestión no se podrá obtener una medición válida del riesgo que tiene una persona para padecer enfermedades propias de la senectud.
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Incluso si un individuo con telómeros excepcionalmente largos envejeciera con mayor lentitud que el sujeto promedio, hay por considerar otro aspecto del asunto. Un cúmulo grande de datos indica que el acortamiento de los telómeros interviene de manera decisiva para proteger a los humanos de padecer cáncer, al limitar el número de divisiones de una posible célula tumoral. No se ha dilucidado si una persona con telómeros más largos es más susceptible o no de presentar un cáncer grave. Sin embargo, un tema importante de estudio es la relación entre la proliferación de las neoplasias y los telómeros. Las células malignas, por definición, escaparon del control de crecimiento normal del organismo y continúan dividiéndose de manera indefinida. ¿Cómo es que las células tumorales pueden reproducirse de forma repetida sin perder telómeros y evitar la muerte? A diferencia de las células normales que pierden actividad de la telomerasa, cerca de 90% de los tumores humanos está formado por células que contienen enzima telomerasa activa.4 Según un escenario, el crecimiento de tumores se acompaña de procesos de selección intensa en busca de células en las que se ha reactivado la expresión de la telomerasa. Aunque casi todas las células neoplásicas no expresan la telomerasa y mueren, las células raras que sí lo hacen se “inmortalizan”. Esto no significa que la activación de la telomerasa por sí misma ocasione que las células se conviertan en malignas. Como se revisa en el capítulo 16, el cáncer es un proceso de múltiples pasos en los que las células casi siempre desarrollan cromosomas anormales, cambios en la adhesión celular y la capacidad para invadir tejidos normales. El mantenimiento de los telómeros y la capacidad de dividirse de manera ilimitada constituyen tan sólo dos de las características de las células cancerosas. Resulta interesante notar que los primeros descubrimientos sobre secuencias teloméricas de DNA y la enzima telomerasa se realizaron en Tetrahymena, el mismo microorganismo unicelular habitante de depósitos de agua estancada en que se descubrieron las ribozimas (pág. 477). Esto sirve como otro recordatorio de que nunca se sabe qué vías experimentales llevarán a descubrimientos de gran importancia médica.
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Cada cromosoma que se ilustra en la figura 12.22 contiene un sitio en el que la superficie externa está muy hendida. El área de constricción marca el centrómero del cromosoma (fig. 12.27). En seres humanos el centrómero contiene una secuencia repetida en tándem de 171 pares de bases (llamada DNA satélite α) que se extiende a por lo menos 500 kilobases. Este segmento de DNA se relaciona con proteínas específicas que se distinguen de otras partes del cromosoma. Por ejemplo, la cromatina centromérica contiene una variante única de la histona H3, denominada CENP-A en los mamíferos, que reemplaza a dicha proteína convencional en una fracción determinada de los nucleosomas centroméricos y les confiere propiedades únicas. Durante la formación de cromosomas mitóticos, los nucleosomas que contienen CENP-A se sitúan en la superficie externa del centrómero, donde sirven como plataforma para el ensamble del cinetocoro. Éste, a su vez, sirve como sitio de unión para los microtúbulos que separan a los cromosomas durante la división celular (fig. 14.16). Los cromosomas que carecen de centrómero tienen problemas para ensamblarse a un cinetocoro y se pierden durante la división celular.
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En capítulos previos se sugirió que las secuencias de DNA encargadas de las funciones celulares esenciales tienden a conservarse. Por lo tanto, fue sorprendente descubrir que el DNA centromérico presenta diferencias marcadas en la secuencia nucleotídica, inclusive entre especies muy relacionadas. Este hallazgo sugiere que la secuencia del DNA por sí misma no es un determinante de importancia de la estructura del centrómero y su función, una conclusión muy bien apoyada por los siguientes estudios realizados en seres humanos. Casi uno de cada 2 000 humanos nace con células que tienen una pieza más de DNA cromosómico que forma un cromosoma diminuto adicional llamado cromosoma marcador. En algunos casos los cromosomas marcadores están desprovistos de DNA satélite α, no obstante, aún contienen una constricción primaria y un centrómero por completo funcional que les permite separarse con normalidad en las células hijas en cada división. Es claro que algunas otras secuencias de DNA en estos cromosomas marcadores se “seleccionan” como el sitio que contiene CENP-A y otras proteínas centroméricas. El centrómero aparece en el mismo sitio en un cromosoma marcador en todas las células de las personas, lo que indica que la propiedad se transmite a los cromosomas hijos durante la división celular. Un estudio reveló que los cromosomas marcadores se transmiten de manera estable a través de tres generaciones de miembros de una familia.
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Epigenética: no todas las características hereditarias dependen de las secuencias de DNA
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Como se describió en párrafos anteriores, el DNA satélite α no es necesario para el desarrollo de los centrómeros. De hecho, docenas de secuencias de DNA no relacionadas se han encontrado en los centrómeros de cromosomas marcadores. No es el DNA el que marca de manera indeleble el sitio como un centrómero, sino la cromatina con CENP-A que se localiza ahí. Estos datos dan pie a otro tema más extenso. No todos los rasgos hereditarios dependen de las secuencias de ácidos nucleicos. La herencia que no está codificada en DNA se denomina epigenética en vez de genética. La inactivación del cromosoma X, que se estudia en la página 498, es otro ejemplo de un fenómeno epigenético: los dos cromosomas X pueden tener secuencias de DNA idénticas, pero uno se inactiva y el otro no. Además, el estado de inactivación se transmite de una célula a sus hijas durante la vida de una persona. Sin embargo, a diferencia de la herencia genética, un estado epigenético suele revertirse, por ejemplo, los cromosomas X se reactivan antes de la formación de gametos.
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Los biólogos han tenido problemas para comprender: (1) los mecanismos que permiten almacenar la información epigenética y (2) los medios por los cuales puede transmitirse un estado epigenético de una célula a otra y de un progenitor a sus descendientes. Esta explicación se enfoca sobre todo en un tipo de fenómeno epigenético: el estado de la actividad génica de una célula. Considérese una célula madre que reside en la base de la epidermis (como en la fig. 7.1). Ciertos genes de estas células se transcriben en forma activa y otros están reprimidos. Es importante que este patrón característico de actividad génica se transmita de una célula a sus hijas. Sin embargo, no todas las células de la descendencia continúan su ciclo vital como células madre; algunas adquieren un nuevo compromiso y comienzan el proceso de diferenciación hacia células epidérmicas maduras. Este paso requiere un cambio en el estado de transcripción de esa célula. En fecha reciente la atención se enfocó en el código de las histonas (pág. 499) como un factor crítico tanto para la determinación del estado transcripcional de una región particular de cromatina como para su transmisión a las generaciones subsecuentes.
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Cuando se replica el DNA de una célula, las histonas vinculadas con el DNA (como parte de los nucleosomas) se distribuyen de manera aleatoria a las células hijas junto con las moléculas de DNA. Como resultado, cada cadena hija de DNA recibe cerca de la mitad de las histonas centrales que estuvieron relacionadas con la cadena progenitora (fig. 13.23). La otra mitad de las histonas centrales que se vinculan con las cadenas de DNA hijas se recluta de un fondo común de histonas recién sintetizadas.
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Se piensa que las modificaciones presentes en las colas de las histonas en la cromatina progenitora determinan las modificaciones que serán introducidas en las histonas recién sintetizadas en la cromatina hija. Por ejemplo, como se revisó en la página 501, la heterocromatina tiene residuos de lisina metilados en la posición 9 de las histonas H3. La enzima que se encarga de esta reacción de metilación está presente como uno de los componentes de la heterocromatina. Se piensa que conforme esta última se replica, la enzima metiltransferasa de histonas metila las moléculas de histona H3 recién sintetizadas que se incorporan en los nucleosomas de las células hijas. De esta forma, el patrón de metilación de la cromatina, y por lo tanto, su estado de heterocromatina condensada, se transmite de la célula progenitora a su descendencia. En cambio, las regiones de eucromatina tienden a contener colas de H3 acetiladas y esta modificación también se transmite a la cromatina de la descendencia, lo que quizá constituya el mecanismo epigenético por el que las regiones de eucromatina activa prevalecen en las células hijas. Las modificaciones de las histonas representan un portador de información epigenética y las transformaciones covalentes del DNA son otro tipo. Este último aspecto se revisa en la página 531.
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Cambios inapropiados en el estado epigenético se observan en innumerables enfermedades. También hay datos que sugieren que las diferencias en el aspecto físico, la susceptibilidad a desarrollar enfermedades y la longevidad entre gemelos idénticos en términos genéticos pueden provenir, en parte, de diferencias epigenéticas que surgen entre gemelos conforme envejecen. Algunas de las disimilitudes en los epigenomas de gemelos idénticos dependen, al parecer, de las discrepancias de situaciones ambientales a las que han estado expuestas las personas, y otras son sólo consecuencia de diferencias aleatorias introducidas durante las innumerables divisiones celulares que acaecen durante la vida de un ser humano.
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El núcleo como organelo organizado
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Estudios del citoplasma de una célula eucariota utilizando microscopia electrónica revelaron la presencia de un arreglo diverso de organelos membranosos y elementos del citoesqueleto. Por otra parte, análisis del núcleo suelen mostrar más que aglomeraciones dispersas de cromatina y uno o más nucléolos irregulares. Como resultado, los investigadores se quedaron con la impresión de que el núcleo es semejante a un “saco” de componentes posicionados al azar. El desarrollo de nuevas técnicas de microscopia, como la hibridación fluorescente in situ (FISH, fluorescence in situ hibridization [pág. 402]) y las imágenes de células vivas marcadas con proteína fluorescente verde (GFP, green fluorescent protein [pág. 273]), permitió localizar los loci de genes específicos dentro del núcleo en interfase. A partir de estos estudios fue evidente que el núcleo mantiene un orden considerable. Por ejemplo, las fibras de cromatina de un cromosoma en interfase no se mezclan en el núcleo como espagueti en un platón, más bien se concentran en un área distinta que no se traslapa de manera extensa con los territorios de otros cromosomas (fig. 12.28).
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Es posible que el territorio de un cromosoma particular dentro del núcleo no se deba del todo al azar. En la micrografía incluida en la figura 12.29, la cromatina que comprende el cromosoma humano número 18 (en verde) ocupa un territorio cerca de la periferia del núcleo, en tanto que la del cromosoma 19 (en rojo) está en una posición más central dentro del organelo; dicha diferencia podría depender de los niveles de actividad de los dos cromosomas: el primero carece relativamente de genes, en tanto que el último tiene abundantes secuencias codificadoras de proteínas, muchas de las cuales al parecer se transcriben en dichas células. Una disposición similar se observa en los núcleos de células de mujeres, en las que el cromosoma X inactivo está en un borde del núcleo y el activo en un punto interno (fig. 12.17a).
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Aunque los genes se transcriben por lo general mientras ocupan sus territorios, se ha demostrado que es posible que fibras individuales de cromatina se extiendan a distancias considerables de estas áreas. Además, parece que las secuencias de DNA que participan en una respuesta biológica común, pero que residen en distintos cromosomas, pueden unirse dentro del núcleo, donde tal vez influyan en la transcripción génica. Se descubrieron las interacciones entre distintos loci mediante la invención de diversas técnicas que involucran la “captura de conformación de cromosomas (3C)”. En esta técnica las células se fijan con formaldehído, lo que hace que las secuencias de DNA que se encuentran próximas establezcan enlaces covalentes entre sí (se dice que se “capturan”). Después del proceso de fijación se aísla el DNA y se somete a digestión con enzimas de restricción (sección 18.12) y los productos se analizan para determinar qué secuencias de DNA en el genoma interactuaban con una secuencia de DNA determinada (la secuencia “carnada”) al momento de la fijación. Por ejemplo, a un investigador le gustaría saber qué secuencias de DNA de todo el genoma interactúan con el locus de la globina β durante la diferenciación de los eritrocitos en la médula ósea. Las secuencias de DNA encontradas en interacción mediante esta técnica casi siempre están presentes en el mismo cromosoma. Esto es lo que se esperaría, por ejemplo, entre un potenciador y un promotor del mismo gen, que estarían muy próximos como se muestra en la figura 12.48. No obstante, también se han encontrado muchos casos en los que las secuencias de DNA que interactúan entre sí están presentes en distintos cromosomas. Un buen ejemplo de estas interacciones proviene de un estudio en el que células mamarias humanas cultivadas (versiones normales y malignas) se trataron con estrógenos (fig. 12.30). Estas hormonas inducen la transcripción de una gran cantidad de genes blanco mediante su unión con un receptor estrogénico (ERα, estrogen receptor α). Dos genes blanco de los estrógenos en los seres humanos son GRRB1 y TRFF1, situados en los cromosomas 2 y 21, en dicho orden. Antes de tratar a las células con estas hormonas, los territorios de dichos cromosomas están distanciados entre sí y los loci de los genes GREB1 y TRFF1 se encuentran guardados en el interior de los territorios de sus cromosomas respectivos (fig. 12.30a). Sin embargo, minutos después de la intervención, estos dos territorios cromosómicos se aproximan uno al otro y los dos loci se ubican en la periferia (fig. 12.30b). Tales estudios apoyan la idea de que los genes se desplazan a sitios en el núcleo llamados fábricas de transcripción, donde se concentra la maquinaria para dicho proceso y los genes implicados tienden a localizarse (fig. 12.30c).Los datos de algunos estudios sugieren que el desplazamiento de loci cromosómicos al interior del núcleo es impulsado por interacciones entre actina y miosina.
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Otro ejemplo de la interrelación entre la organización nuclear y la expresión génica se ilustra en la figura 12.31a. Esta micrografía muestra una célula que se tiñó con un anticuerpo fluorescente dirigido contra uno de los factores proteínicos que participan en el corte y empalme de pre-mRNA. En lugar de diseminarse de manera uniforme en el núcleo, la maquinaria del procesamiento se concentra en 20 a 50 dominios irregulares conocidos como “motas”. De acuerdo con la opinión prevaleciente, estas estructuras funcionan como depósitos de almacenamiento dinámico que aportan los factores de corte y empalme para utilizarlos en los sitios de transcripción cercanos. La mancha verde en el núcleo de la figura 12.31a representa un gen viral que se transcribe cerca de uno de estos dominios. Las micrografías de la figura 12.31b muestran un rastro de factores de corte y empalme que se extiende desde un dominio hasta un sitio cercano donde la síntesis de pre-mRNA recién se activó. Las diversas estructuras del núcleo, entre ellas el nucléolo y las motas, son compartimientos dinámicos en estado de equilibrio cuyos componentes se mueven hacia dentro y hacia fuera de manera constante. Si esta actividad se bloquea, los compartimentos desaparecen y sus materiales se dispersan en el nucleoplasma.
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Además de los nucléolos y las motas, a menudo se observan bajo el microscopio muchos otros tipos de cuerpos nucleares (p. ej., los corpúsculos de Cajal, las GEM y los cuerpos PML). Cada uno de éstos contiene gran número de proteínas que se mueven hacia dentro y hacia fuera de la estructura de modo dinámico. Dado que ninguno de dichos cuerpos nucleares está rodeado por membrana, no se requieren mecanismos especiales de transporte para estos movimientos a gran escala. Se han atribuido diversas funciones a estas estructuras nucleares, pero siguen siendo mal definidas. Sin embargo, no parecen ser esenciales para la viabilidad de la célula y no se les considerará más en esta revisión.
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REVISIÓN
Describa los componentes que forman la envoltura nuclear. ¿Cuál es la relación que hay entre las membranas nucleares y el complejo del poro nuclear? ¿De qué manera este último regula el movimiento bidireccional de materiales entre el núcleo y el citoplasma?
¿Cuál es la relación entre las histonas y el DNA de una partícula central de nucleosoma? ¿Cómo se reveló la existencia de los nucleosomas? ¿Cómo se organizan éstos en los niveles superiores de la cromatina?
¿Qué diferencias estructurales y funcionales hay entre la heterocromatina y la eucromatina? ¿Entre la cromatina constitutiva y la facultativa? ¿Entre un cromosoma X activo y uno inactivo en una célula de hembra de mamífero? ¿Cómo determina el código de las histonas el estado de una región de la cromatina?
¿Qué diferencias estructurales y funcionales existen entre los centrómeros y los telómeros de un cromosoma?
Describa algunas de las observaciones que sugieren que el núcleo es un compartimiento ordenado.
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