Después de la fertilización, los gametos dentro del óvulo se preparan para coordinar la formación de una nueva vida. Los genómicos han pensado tradicionalmente que este período, antes de que comience un proceso de coordinación llamado activación del genoma cigótico, está marcado por la desorganización del genoma. Creían que este período inicial era sólo un estado de transición liminal antes de que el embrión comenzara a ordenarse y comenzar a formar un nuevo organismo complejo.
Ahora, un par de nuevos estudios sugieren que, en esta etapa más temprana de la vida, el genoma está en realidad más organizado de lo que pensábamos al principio.
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¿Qué es Pico-C?
En el primer estudio, publicado en Nature Genetics, los científicos han desvelado una herramienta llamada Pico-C que revela la estructura tridimensional del genoma durante los primeros días de vida. Las herramientas revelan cómo está organizada esta estructura, llamada cromatina.
Pico-C demostró que antes de que comience la activación del genoma cigótico, el genoma ya se ha empaquetado en una estructura. Los hallazgos podrían ayudarnos a comprender estos pasos clave en el desarrollo, que pueden causar problemas de salud graves y de por vida cuando salen mal.
“Solíamos pensar en el tiempo antes de que el genoma despertara como un período de caos”, dijo Noura Maziak, epigenómica del Imperial College de Londres y coautora del nuevo estudio, en un comunicado de prensa. “Pero al acercarnos más que nunca, podemos ver que en realidad se trata de una obra de construcción muy disciplinada. El andamiaje del genoma se está erigiendo de forma precisa y modular, mucho antes de que se active por completo el interruptor de encendido”.
Estructura del ADN de la mosca de la fruta
El equipo hizo sus hallazgos utilizando Pico-C para obtener imágenes de embriones de mosca de la fruta (Drosophila). La rápida línea de tiempo de desarrollo de la mosca, en la que se forman miles de células en sólo unas pocas horas de divisiones nucleares, la convierte en un modelo ideal para los biólogos del desarrollo.
Cuando observaron el genoma en desarrollo de la mosca, vieron una estructura ordenada, en lugar de un laberinto desordenado. El ADN de la mosca se dobló en bucles, lo que permitió a los reguladores externos alterar el desarrollo del genoma.
La utilería y los actores de DNA estaban siendo cuidadosamente dispuestos en el escenario, listos para el momento del espectáculo. El equipo incluso identificó los llamados factores “pioneros” que, cuando se agotaban, alteraban esta cuidadosa organización temprana.
Pico-C está destinado a ayudarnos a comprender más que el desarrollo de la mosca de la fruta. En un segundo estudio, dirigido por investigadores de ETH Zürich en Suiza y que comparten algunos de los mismos autores que el artículo de Nature Genetics, la herramienta se probó en células humanas. Este segundo artículo fue publicado en Nature Cell Biology.
Aquí, los investigadores probaron los efectos de eliminar las “ataduras” de cromatina que mantienen la estructura del genoma. Vieron que la alteración de la arquitectura del genoma desencadenó un giro dramático de los acontecimientos: la célula malinterpretó el colapso como un ataque viral, lo que desencadenó una ola de ataques autoinmunes inapropiados. Este tipo de activación mal dirigida podría provocar enfermedades.
“Estos dos estudios cuentan una historia completa”, dijo en el comunicado de prensa Juanma Vaquerizas, epigenómico del desarrollo del Imperial College de Londres y coautor de ambos estudios. “El primero nos muestra cómo se construye cuidadosamente la estructura tridimensional del genoma al comienzo de la vida. El segundo nos muestra las consecuencias desastrosas para la salud humana si se permite que esa estructura colapse”.
Estos estudios podrían ser sólo el primer ejemplo de cómo Pico-C podría ayudarnos a comprender el desarrollo del genoma. Es importante destacar que la herramienta requiere sólo una pequeña muestra para el análisis, diez veces menos que lo que requieren otros procedimientos. Los investigadores esperan que esto pueda ayudar a Pico-C a revelar cómo la forma cambiante del ADN controla la regulación genética en la salud y la enfermedad.
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