Científics de l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona del CSIC desxifren el primer nivell de plegament de l’ADN
Han resolt l’anomenada “paradoxa del nombre d’enllaç de l’ADN nucleosomal”, que ha estat objecte de debat durant més de 3 dècades
L’equip, de l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona, publica el resultat a Nature Communications
Un equip d’investigadors d’Unitat de Biologia Estructural de l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona del CSIC (SBU-IBMB-CSIC, www.sbu.csic.es) ha desxifrat com l’ADN realitza els seus primers i més bàsics plecs.
Amb això, han resolt l’anomenada “paradoxa del nombre d’enllaç de l’ADN nucleosomal”, que ha estat objecte de debat durant més de 3 dècades, i han demostrat que la teoria descrita sobre l’empaquetament de l’ADN en les nostres cèl·lules era certa. Els resultats s’han publicat a la revista Nature Communications.
“El que s’havia descrit teòricament sobre com es plegava l’ADN no coincidia amb els resultats de calcular el nombre d’entrecreuaments segons aquesta teoria. Així que, o bé la teoria no era certa o els càlculs eren incorrectes “, explica el Prof. Joaquim Roca, investigador principal del grup.
“Hem aplicat una nova estratègia per calcular amb gran precisió el nombre d’entrecreuaments de la doble hèlix en els nucleosomes en condicions fisiològiques, i hem examinat la topologia de més de 1000 nucleosomes dins de la cèl·lula, el que ens ha permès descobrir un valor diferent al que s’havia assumit com a correcte fins ara”, explica Joana Segura, primera autora de l’article.
Nucleosomes, el primer grau d’empaquetament de l’ADN
El nucleosoma és un complex d’ADN i proteïnes histones, que constitueix el primer grau d’empaquetament de l’ADN dins de la cèl·lula. A cada nucleosoma, prop de 146 parells de bases d’ADN envolcallen un octàmer d’histones. La repartició d’aquesta estructura al llarg de milers o milions de parells de bases d’ADN genera una fibra semblant a un collaret de comptes.
Aquest plegament permet reduir més de quatre vegades la longitud de les molècules d’ADN i, al seu torn, fer-les molt més flexibles, el que és fonamental perquè puguin empaquetar en cromosomes i distribuir d’una manera ordenada dins el nucli cel·lular.
El nou valor obtingut en el laboratori de Topologia del DNA de la Unitat de Biologia Estructural resol la “paradoxa del nombre d’enllaç” sobre l’empaquetament de l’ADN. Alhora, desxifra el primer nivell de plegament de l’ADN, que és la molècula que conté tota la nostra informació genètica. Aquest avanç posa noves bases a l’estudi sobre com l’ADN s’empaqueta per poder emmagatzemar tota la informació necessària per a la vida dins d’un espai tan petit com és el nucli cel·lular.
La paradoxa del nombre d’enllaç
La paradoxa es refereix a una incongruència en la manera en què es plega l’ADN per formar els nucleosomes, que són la unitat estructural i fonamental dels cromosomes. La deformació de l’ADN quan forma un nucleosoma es va definir mitjançant 3 paràmetres i es relacionen mitjançant una equació: el nombre de voltes que dóna l’ADN sobre l’octàedre d’histones, el grau de torsió que adquireix la doble hèlix i el nombre de vegades que les dues cadenes de l’ADN s’entrecreuen entre elles. Cadascun d’aquests paràmetres havia estat calculat independentment al llarg de nombrosos estudis realitzats des dels anys 80.
En tots els casos es va observar que el nombre d’entrecreuaments de la doble hèlix en un nucleosoma era incoherent amb la resta de valors de l’equació. “Aquest problema, conegut com la paradoxa del nombre d’enllaç de l’ADN nucleosomal, implicava que realment encara no enteníem del tot com s’empaqueta l’ADN a l’interior de la cèl·lula, ni tan sols en el seu nivell més elemental”, assegura el Prof. Joaquim Roca.
Referència de l’article: Intracellular nucleosomes constrain a DNA linking number difference of -1.26 that reconciles the Lk paradox. Joana Segura, Ricky S. Joshi, Ofelia Díaz-Ingelmo, Antonio Valdés, Silvia Dyson, Belén Martínez-García and Joaquim Roca* Nature Communications (2018) (DOI: 10.1038/s41467-018-06547-w)
