Derribando fronteras: conocimientos pioneros sobre el funcionamiento de los genes

Las células responden a su entorno mediante la regulación génica, en la que entran en juego factores de transcripción. La transcripción, a su vez, es el mecanismo que controla la expresión génica y se rige uniendo factores a promotores génicos, lo que provoca que activen o supriman la expresión de los genes. Pero los mecanismos por los que los factores encuentran sus dianas no se conocen con precisión, a pesar de que esta información es fundamental para que entendamos cómo se controlan los genes. La microscopía avanzada de superresolución ha mostrado que los genes del organismo humano están controlados por cúmulos de sustancias químicas que forman unos «balones nanométricos», y ello ha puesto de manifiesto, a ojos de la comunidad científica, «el aspecto novedoso e inexplorado de la regulación génica» gracias a tecnología que no apareció hasta hace poco.

Unos investigadores de la Universidad de York, dos de los cuales han recibido fondos europeos en el marco del proyecto ISOLATE, acaban de publicar un artículo titulado «Transcription factor clusters regulate genes in eukaryotic cells» (es decir, «Cúmulos de factores de transcripción regulan genes de células eurocariotas»). En el artículo, aseguran haber despejado la incógnita ya antigua de cómo los factores de transcripción consiguen dar eficazmente con sus dianas. Aplicando microscopía de fluorescencia de molécula única, el equipo consiguió la capacidad «sobrecogedora» de mirar en el interior de las células, molécula a molécula, en palabras del investigador principal, Mark Leake, catedrático de Física Biológica en la Universidad de York.

Los investigadores opinan que el proceso descrito de formación de esos cúmulos se debe a una estrategia ingeniosa de la que se vale la célula para lograr que los factores de transcripción alcancen sus genes diana lo más rápido posible. En su opinión, no es coincidencia que el tamaño de esos balones nanométricos coincida con el de los huecos que hay entre el ADN cuando se encuentra compactado en el interior de una célula. El ADN se encuentra encajado dentro de las células, pero deja pequeños huecos entre las distintas hebras, de aspecto similar a la malla que traza una red de pesca. El tamaño de la malla es muy similar al tamaño de los balones nanométricos descritos por los autores.

El profesor Leake declaró a Science Daily que «se deduce que los balones nanométricos pueden rodar a lo largo de segmentos de ADN pero, de pronto, saltar a otro segmento próximo. Así, cada balón puede hallar el gen en concreto que controla con mucha más rapidez que si no pudiese dar esos "nanosaltos". En otras palabras, las células pueden responder lo más rápido posible a señales procedentes del exterior, y esta es una ventaja inmensa en la lucha por la supervivencia».

Los investigadores confían en que sus hallazgos ayuden de manera importante para comprender los aspectos mecanicistas de las placas amiloides que se observan en trastornos neurodegenerativos como el Alzheimer y el Parkinson. Conocer más a fondo el mecanismo de acumulación podría ser útil no solo para entender esos trastornos; también podría dar lugar en el futuro a aplicaciones novedosas de la biología sintética en el sentido de fabricar circuitos génicos que, por ejemplo, posean una gama de tiempos de respuesta predefinidos a voluntad.

ISOLATE (Developing single cell technologies for systems biology) fue una Red de Formación Inicial en la que participaron once alumnos, quienes siguieron un programa sobre temas de vanguardia pertenecientes a los ámbitos de la microtecnología, la bioingeniería, la biofísica, la química analítica, la bioquímica y la biología de sistemas.

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