Descubren por qué los cromosomas tienen forma de cilindro alargado

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Diferentes niveles de condensación de ADN.

Un cromosoma es cada uno de los pequeños cuerpos en forma de bastoncillos en que se organiza la cromatina (DNA+Histonas+otras proteínas) del núcleo celular durante las divisiones celulares. En la dibujo se puede ver los diferentes niveles de condensación de ADN: (1) Hebra simple de ADN. (2) Hebra de cromatina (ADN con histonas, “cuenta de collar”). (3) Cromatina durante la interfase con centrómero. (4) Cromatina condensada durante la profase (Dos copias de ADN están presentes). (5) Cromosoma durante la metafase.

Investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) han descubierto por qué los cromosomas metafásicos tienen, en todas las especies, una forma característica de cilindros alargados de proporciones similares (la longitud es alrededor de 13 veces el diámetro). Aunque presentan grandes diferencias de tamaño (que son dependientes de la cantidad de ADN que contienen)

La estructura multilaminar de la cromatina explica la capacidad de auto-reparación de los cromosomas después de estiramientos o curvamientos UAB

Estudios previos de microscopía realizados por investigadores del Laboratorio de Cromatina del profesor Joan Ramon Daban, investigador del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la  Facultad de Biociencias de la UAB,  mostraron que, durante la división celular, los filamentos de cromatina se pliegan y forman estructuras planas multilaminares.

La morfología cilíndrica se explica considerando los cromosomas como estructuras auto-organizadas, formadas por capas apiladas de cromatina plana, que tienen diferentes energías de interacción nucleosoma-nucleosoma en diferentes regiones. Los nucleosomas a la periferia de los cromosomas están menos estabilizados por interacciones actractivas con otros nucleosomas y esto genera un potencial de superficie que desestabiliza la estructura. Los cromosomas son cilindros de periferia lisa para que esta morfología tenga una energía de superficie inferior que las estructuras que tienen superficies irregulares . La rotura de simetría producido por los diferentes valores de la energía de superficie en los telómeros y la superficie lateral explica la estructura alargada de los cromosomas .  Se ha podido demostrar cuantitativamente que las interacciones internucleosomal entre capas de cromatina pueden justificar el trabajo necesario para el estiramiento elástico del cromosoma .

Según Daban, se puede considerar que los cromosomas son hidrogeles con una organización de cristal líquido laminares. Estos hidrogeles tienen propiedades elásticas excepcionales porque, además de los enlaces covalentes del esqueleto del DNA, tienen interacciones iónicas atractivas entre nucleosomas que se pueden regenerar cuando el cromosoma sufre una deformación. Esta capacidad de auto-reparación se ha observado en estudios de nanotecnología de otros hidrogeles estabilizados por interacciones iónicas . En la célula, esto puede ser útil para el mantenimiento de la integridad de los cromosomas durante la mitosis .

 Fuentes:

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