Los científicos descubren que los genes están controlados por ‘nano balones de fútbol’

Una investigación en la Universidad de York ha revelado que los genes están controlados por ‘nano balones de fútbol’, estructuras que parecen balones de fútbol pero 10 millones de veces más pequeñas que la pelota promedio.

Al colocar diminutas sondas brillantes en los factores de transcripción (sustancias químicas especiales dentro de las células que controlan si un gen está “encendido” o “apagado”), los investigadores obtuvieron una nueva perspectiva notable sobre la forma en que se controlan los genes.

De manera crucial, descubrieron que los factores de transcripción no funcionan como moléculas individuales como se pensaba anteriormente, sino como un grupo esférico similar a una pelota de fútbol de alrededor de siete a diez moléculas de aproximadamente 30 nanómetros de diámetro.

El descubrimiento de estos nano balones de fútbol no solo ayudará a los investigadores a comprender más acerca de las formas básicas en que funcionan los genes, sino que también puede proporcionar información importante sobre los problemas de salud humana asociados con una variedad de diferentes trastornos genéticos, incluido el cáncer.

La investigación, apoyada por el  Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas (BBSRC)  y publicada en  eLife , fue realizada por científicos de la Universidad de York, la Universidad de Gotemburgo y la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia. Los investigadores emplearon microscopía avanzada de súper resolución para observar los nano balones de fútbol en tiempo real, utilizando el mismo tipo de células de levadura que se utilizan para hornear y elaborar cerveza.

El profesor Mark Leake,  presidente de Física Biológica  de la Universidad de York, que dirigió el trabajo, dijo: “Nuestra capacidad para ver el interior de las células vivas, una molécula a la vez, es simplemente impresionante.

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“No teníamos idea de que descubriríamos que los factores de transcripción operaban de esta manera agrupada. Todos los libros de texto sugirieron que se usaron moléculas individuales para activar y desactivar los genes, no estos locos nano balones de fútbol que observamos”.

Nano saltos

El equipo cree que el proceso de agrupación se debe a una estrategia ingeniosa de la célula para permitir que los factores de transcripción alcancen sus genes objetivo lo más rápido posible.

El profesor Leake dijo: “Descubrimos que el tamaño de estos nano balones de fútbol coincide notablemente con las brechas entre el ADN cuando se arruga dentro de una célula. A medida que el ADN dentro de un núcleo está realmente apretado, se obtienen pequeños espacios entre las hebras separadas de ADN que son como la malla de una red de pesca. El tamaño de esta malla es muy parecido al tamaño de los nano balones de fútbol que vemos.

“Esto significa que los nano balones de fútbol pueden rodar a lo largo de segmentos de ADN y luego saltar a otro segmento cercano. Esto permite que el nanofútbol encuentre el gen específico que controla mucho más rápido que si no fuera posible el salto nanométrico. En otras palabras, las células pueden responder lo más rápido posible a las señales del exterior, lo que es una enorme ventaja en la lucha por la supervivencia”.

Los genes están hechos de ADN, la llamada molécula de la vida. Desde el descubrimiento de que el ADN tiene forma de doble hélice, realizado en la década de 1950 por investigadores pioneros en biofísica, se ha aprendido mucho sobre los factores de transcripción que pueden controlar si un gen se activa o desactiva. Si se activa un gen, la maquinaria molecular especializada de la célula lee su código genético y lo convierte en una sola molécula de proteína. Luego se pueden producir miles de tipos diferentes de moléculas de proteínas, y cuando interactúan, pueden impulsar la construcción de todas las estructuras notables que se encuentran dentro de las células vivas.

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Desordenes genéticos

El proceso de controlar qué genes se activan o desactivan en un momento determinado es fundamental para toda la vida. Cuando sale mal, esto puede llevar a serios problemas de salud. En particular, el cambio disfuncional de genes puede resultar en células que crecen y se dividen sin control, lo que en última instancia puede conducir al cáncer.

Esta nueva investigación puede ayudar a proporcionar información sobre los problemas de salud humana asociados con una variedad de diferentes trastornos genéticos. Las próximas etapas serán ampliar esta investigación a tipos de células más complicados que la levadura y, en última instancia, a células humanas.

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