Las moléculas MCM impiden la formación de bucles de ADN
El complejo proteico MCM tiene una influencia inesperada en la organización tridimensional del ADN
Todo el material genómico de una célula debe estar empaquetado en un diminuto núcleo celular de forma que, por un lado, pueda almacenarse de forma organizada y, por otro, pueda transcribirse, duplicarse o repararse según sea necesario. Diferentes proteínas se encargan de empaquetar el ADN para ahorrar espacio, pudiendo enrollarlo o formar un bucle con él. Los científicos Kikuë Tachibana y Karl Duderstadt, del Instituto Max Planck de Bioquímica (MPIB) de Martinsried, están investigando la tarea y función exactas de estas máquinas moleculares. Descubrieron que el complejo MCM desempeña un papel importante en la restricción de la formación de bucles de ADN y, por tanto, en la estructura tridimensional del genoma y en la regulación de los genes. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista científica Nature.
Para un empaquetamiento eficaz, el ADN se coloca en bucles. El anillo de cohesina (rosa) forma la base del bucle. El complejo proteico MCM (amarillo) limita la formación del bucle.
Monika Krause, © MPI für Biochemie
Una molécula de ADN mide unos dos metros de largo y todavía tiene que ser empaquetada en un diminuto núcleo celular. Un núcleo celular tiene el tamaño aproximado de una partícula de tóner de una impresora o de una fina partícula de polvo. ¿Cómo funciona? ¿Cómo se puede almacenar y empaquetar la información genética, por un lado, y leerla, por otro? ¿Cómo se introduce en los bucles? El empaquetado y el desempaquetado son también procesos dinámicos que deben funcionar con rapidez y fluidez.
Ahora, Kikuë Tachibana, nueva directora del departamento "Totipotencia" del MPIB, y su equipo han descubierto que un complejo proteico bien conocido por su función en la replicación del ADN tiene un papel inesperado en el plegado del genoma. "Durante un simposio en el MPIB, surgió que mi nuevo colega Karl Duderstadt y yo compartíamos un interés común. Decidimos unir fuerzas para utilizar enfoques complementarios para investigar estas observaciones iniciales a nivel mecanístico". Karl Duderstadt dirige el grupo de investigación "Estructura y Dinámica de Máquinas Moleculares".
En el estudio actual, han identificado conjuntamente el complejo de mantenimiento del minicromosoma (MCM) como una nueva clase de barreras en la formación de bucles de ADN. En el proceso de formación de bucles de ADN, también llamado extrusión de bucles, intervienen principalmente tres proteínas o complejos proteicos: en primer lugar la cohesina, en segundo lugar la proteína dedo de zinc CTCF y en tercer lugar el complejo MCM. La cohesina se une al ADN e inicia la formación de un bucle. La cohesina enrolla el ADN y esto da lugar al crecimiento progresivo de un bucle. La extrusión del bucle se detiene cuando la cohesina encuentra la proteína CTCF unida al ADN, que era la única barrera conocida para la extrusión del bucle antes de este trabajo. "Aunque los detalles difieren, uno puede imaginarse que es un poco como colocar un anillo en una cinta y enhebrar la cinta a través del anillo, que queda en la base del bucle", dice Matthias Scherr, coprimer autor del estudio.
Kikuë Tachibana explica: "A diferencia del CTCF, que es una barrera específica de los vertebrados, los MCM se conservan en todos los eucariotas y arqueas. Por tanto, es fascinante considerar que podría ser una barrera ancestral para la extrusión de bucles". El trabajo plantea la posibilidad de que los encuentros de los complejos de cohesinas extrusoras de bucles con los complejos MCM formen parte de un mecanismo fundamental que organiza el plegamiento del genoma de una gran variedad de organismos.
Karl Duderstadt resume: "Nuestro descubrimiento sólo ha sido posible gracias a la formación de un increíble equipo internacional con experiencia en una amplia gama de áreas. Este trabajo es un testimonio de lo que es posible cuando se tienden puentes entre campos. Estoy convencido de que nos esperan muchas más sorpresas a medida que exploremos más a fondo la red de interacciones que controlan la organización cromosómica."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
B.J.H. Dequeker*, M.J. Scherr*, H.B. Brandão, J. Gassler, S. Powell, I. Gaspar, I.M. Flyamer, A. Lalic, W. Tang, R. Stocsits, I.F. Davidson, J.-M. Peters , K. E. Duderstadt#, L. A. Mirny#, K. Tachibana#: MCM complexes are barriers that restrict cohesin-mediated loop extrusion. Nature, May 2022 * shared first-authors and # corresponding authors
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