Cromatina y Regulación Epigenética
Cómo el ADN empaquetado con histonas en la cromatina, y las marcas químicas colocadas en él, controlan la accesibilidad génica y transmiten estados reguladores a las células hijas.
Definition
La cromatina es el complejo de ADN con histonas y proteínas no histonas que empaqueta el genoma; la regulación epigenética es el control de la actividad génica a través de modificaciones de la cromatina y metilación del ADN que pueden propagarse a través de la división celular sin cambiar la secuencia del ADN.
Scope
Este tema cubre la estructura de la cromatina y su papel en la regulación: nucleosomas y empaquetamiento de orden superior, modificaciones y variantes de histonas, remodelación de la cromatina, metilación del ADN y el concepto de herencia epigenética. Trata cómo el estado de la cromatina regula la expresión de los genes; los factores específicos de secuencia que reclutan estas actividades se cubren en el control transcripcional eucariota.
Core questions
- ¿Cómo se empaqueta el ADN en nucleosomas y cromatina de orden superior?
- ¿Cómo influyen las modificaciones y variantes de histonas en la expresión génica?
- ¿Qué hace la metilación del ADN y cómo se mantiene?
- ¿Qué hace que un estado regulador sea epigenéticamente heredable?
Key theories
- El nucleosoma como unidad reguladora del genoma
- El ADN se envuelve alrededor de los octámeros de histonas para formar nucleosomas, y el posicionamiento y la modificación de los nucleosomas determinan cuán accesible es el ADN subyacente para la maquinaria de transcripción.
- Estados de cromatina heredables
- Los patrones de modificación de histonas y metilación del ADN pueden copiarse durante la replicación, lo que permite a una célula transmitir un estado de expresión génica activo o silente a sus descendientes sin alterar la secuencia del ADN.
Mechanisms
El ADN se envuelve alrededor de los octámeros de histonas para formar nucleosomas, que se pliegan en fibras más compactas. Las enzimas añaden o eliminan marcas químicas en las colas de las histonas, y los remodeladores dependientes de ATP deslizan o desalojan los nucleosomas, haciendo que el ADN local sea más o menos accesible. Las ADN metiltransferasas añaden grupos metilo a las citosinas, a menudo asociados con el silenciamiento génico, y la metilación de mantenimiento copia estas marcas después de la replicación. Las proteínas lectoras reconocen marcas específicas y reclutan actividades adicionales, por lo que las combinaciones de modificaciones definen cromatina activa, preparada o silente que puede persistir a través de las divisiones.
Clinical relevance
La metilación aberrante del ADN y la modificación de histonas son características distintivas de los cánceres y de los trastornos de impronta, y las enzimas modificadoras de la cromatina son objetivos de las terapias epigenéticas; presentado como significado, no como guía clínica.
History
El modelo del nucleosoma surgió en la década de 1970, y el posterior descubrimiento de enzimas modificadoras de histonas, remodeladores de cromatina y el papel regulador de la metilación del ADN estableció el control epigenético como una capa importante de la regulación génica en la biología molecular actual.
Key figures
- Roger Kornberg
- C. David Allis
Related topics
Seminal works
- alberts2014
- watson2013
Frequently asked questions
- ¿Qué significa 'epigenético'?
- Se refiere a cambios heredables en la actividad génica causados por marcas de cromatina o metilación del ADN en lugar de por cambios en la secuencia del ADN en sí.
- ¿Cómo afecta la cromatina a la expresión de un gen?
- La cromatina densamente empaquetada o marcada represivamente mantiene el ADN inaccesible y los genes inactivos, mientras que la cromatina abierta y activadora permite que la maquinaria de transcripción alcance y exprese el gen.