Estructura Cromosómica y Empaquetamiento del ADN
La estructura cromosómica y el empaquetamiento del ADN explican cómo las largas moléculas de ADN de un genoma se compactan, organizan y se hacen accesibles dentro del núcleo. El empaquetamiento comienza con el enrollamiento del ADN alrededor de las proteínas histonas para formar nucleosomas y continúa a través de órdenes superiores de plegamiento en cromatina y, durante la división celular, en cromosomas condensados.
Definition
El empaquetamiento cromosómico es la organización jerárquica del ADN genómico con proteínas, comenzando con los nucleosomas (ADN enrollado alrededor de octámeros de histonas) y extendiéndose a fibras de cromatina compactas y cromosomas condensados, que en conjunto permiten que un genoma quepa dentro del núcleo mientras regulan el acceso al ADN.
Scope
Esta entrada abarca el nucleosoma como unidad repetitiva de la cromatina, las proteínas histonas y el octámero de histonas, las histonas enlazadoras y el plegamiento de orden superior, la distinción entre estados de cromatina más y menos compactos, y el plegamiento del genoma a gran escala dentro del núcleo. Es un tema de referencia estructural y no proporciona orientación clínica.
Key concepts
- Nucleosoma (unidad repetitiva de la cromatina)
- Octámero de histonas (H2A, H2B, H3, H4)
- Histona enlazadora H1
- Fibra de cromatina y plegamiento de orden superior
- Eucromatina y heterocromatina
- Dominios asociados topológicamente
- Condensación cromosómica mitótica
Mechanisms
La unidad de empaquetamiento fundamental es el nucleosoma, en el cual aproximadamente 147 pares de bases de ADN se enrollan casi dos veces alrededor de un octámero central compuesto por dos copias de cada una de las histonas H2A, H2B, H3 y H4; esta disposición repetitiva de 'cuentas en un hilo' fue identificada por Kornberg y visualizada por Olins y Olins. Una histona enlazadora (H1) se une donde el ADN entra y sale del nucleosoma y promueve el plegamiento en una fibra de cromatina más compacta. Niveles sucesivos de plegamiento y formación de bucles organizan la cromatina en dominios, y métodos de conformación cromosómica como Hi-C revelan que los genomas en interfase se dividen en dominios topológicos y compartimentos que interactúan entre sí. El grado de compactación varía entre la cromatina transcripcionalmente activa y más abierta, y la cromatina condensada y generalmente reprimida; el genoma completo se condensa al máximo en cromosomas discretos durante la mitosis para permitir una segregación precisa.
Clinical relevance
La forma en que se empaqueta el ADN influye en qué genes son accesibles y cómo se heredan los genomas de manera estable, y la organización de la cromatina es un tema principal en la medicina molecular y la biología del desarrollo. Esta entrada describe la estructura como referencia y no constituye una base para decisiones clínicas individuales.
History
A principios de la década de 1970, los patrones de digestión bioquímica y las imágenes de microscopía electrónica convergieron en el modelo del nucleosoma, articulado por Kornberg en 1974 y visualizado como unidades esferoidales repetitivas por Olins y Olins el mismo año. Trabajos posteriores caracterizaron las histonas enlazadoras y el plegamiento de orden superior, y a partir de 2009, los métodos de captura de la conformación cromosómica comenzaron a mapear cómo los genomas completos se pliegan en tres dimensiones.
Key figures
- Roger Kornberg
- Ada Olins
- Donald Olins
- Tom Misteli
Related topics
Seminal works
- kornberg-1974
- olins-olins-1974
- lieberman-aiden-2009
Frequently asked questions
- ¿Qué es un nucleosoma?
- Un nucleosoma es la unidad básica repetitiva de la cromatina: un segmento de ADN enrollado alrededor de un núcleo de ocho proteínas histonas. Las cadenas de nucleosomas se pliegan en fibras de cromatina más compactas.
- ¿Por qué es necesario empaquetar el ADN?
- El ADN de una sola célula humana mide aproximadamente dos metros de largo y debe caber dentro de un núcleo microscópico; el empaquetamiento lo compacta, lo protege y lo organiza para que los genes correctos puedan ser accesibles cuando sea necesario.