En casi todas las células humanas, el ADN de dos metros de largo tiene que caber dentro de un núcleo que tiene solo ocho millonésimas de metro de ancho.
Como la lana alrededor de un carrete, el desafío espacial extremo requiere que el ADN se envuelva alrededor de proteínas estructurales llamadas histonas. Esta arquitectura genética enrollada, conocida como cromatina, protege el ADN del daño y tiene un papel clave en la regulación de los genes.
Las histonas están presentes tanto en eucariotas, organismos vivos que tienen maquinaria celular especializada como núcleos y microtúbulos, como en arqueas, otra rama del árbol de la vida que consiste en microbios unicelulares que son procariotas, lo que significa que carecen de núcleo.
A pesar de este papel fundamental, el origen exacto de la cromatina ha sido un misterio
En las células eucariotas, las enzimas modifican las histonas, modificando continuamente, a su vez, el paisaje genómico para regular la expresión génica y otros procesos genómicos. A pesar de este papel fundamental, el origen exacto de la cromatina ha sido un misterio.
"Para inferir el origen y la diversificación evolutiva de la cromatina eucariota, realizamos un análisis comparativo conjunto de datos de proteómica de histonas de 30 especies diferentes de eucariotas y arqueas, incluidos nuevos datos para 23 especies", dijo el doctor Xavier Grau-Bové, investigador postdoctoral en el Centro de Regulación Genómica del Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona, y sus colegas de España, Austria, Francia y Canadá. "Paralelamente, analizamos el complemento de las familias de genes asociados a la cromatina en 172 genomas y transcriptomas eucarióticos adicionales".
Descubrieron que los procariotas carecen de la maquinaria necesaria para modificar las histonas, lo que sugiere que la cromatina arqueológica en ese momento podría haber desempeñado un papel estructural básico, pero no regulaba el genoma.
Por el contrario, encontraron amplia evidencia de proteínas que leen, escriben y borran modificaciones de histonas en linajes eucariotas divergentes tempranos, como el malawimonad Gefionella okellyi , el ancyromonad Fabomonas tropica o el discoban Naegleria gruberi , microbios que no habían sido muestreados hasta ahora.
“Nuestros resultados subrayan que las funciones estructurales y reguladoras de la cromatina son tan antiguas como los propios eucariotas”
“Nuestros resultados subrayan que las funciones estructurales y reguladoras de la cromatina son tan antiguas como los propios eucariotas”, reveló la doctora Grau-Bové, para añadir que "estas funciones son esenciales para la vida eucariota: desde que apareció la cromatina, nunca más se ha perdido en ninguna forma de vida".
"Ahora estamos un poco más cerca de comprender su origen, gracias al poder de los análisis comparativos para descubrir eventos evolutivos que ocurrieron hace miles de millones de años", concluyó Grau-Bové.
Utilizando los datos de la secuencia, los investigadores reconstruyeron el repertorio de genes del último ancestro común eucariota, la célula que dio origen a todos los eucariotas.
Este organismo vivo tenía docenas de genes modificadores de histonas y vivió hace entre mil y dos mil millones de años en la Tierra. Los científicos plantean la hipótesis de que la cromatina evolucionó en este microbio como resultado de presiones selectivas en el entorno primordial de la Tierra.
“Los virus y los elementos transponibles son parásitos del genoma que atacan regularmente al ADN de los organismos unicelulares”, explicó el doctor Arnau Sebe-Pedrós, investigador del Centro de Regulación Genómica del Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona.
"Esto podría haber llevado a una carrera armamentista evolutiva para proteger el genoma, lo que resultó en el desarrollo de la cromatina como un mecanismo defensivo en la célula que dio origen a toda la vida eucariota conocida en la Tierra. Más tarde, estos mecanismos fueron cooptados en la regulación genética elaborada, como observamos en los eucariotas modernos, particularmente en los organismos multicelulares", detalló.
Fuente: Sci News.
