En un artículo publicado en la revista
Nature Communications, unos científicos han estudiado una proteína, llamada HP1, que está implicada en la organización del ADN. Presente tanto en la levadura de fisión como en los mamíferos, esta proteína puede formar "condensados" que permiten agrupar ciertas regiones del ADN. Pero esta capacidad disminuye a lo largo de la evolución hasta desaparecer en el ratón, dando paso a otras estrategias para regular la expresión de los genes.
Heterocromatina Proteína 1, una arquitecta del ADN
HP1 (Heterocromatina Proteína 1) es una proteína asociada a la cromatina, que ayuda a compactar el ADN y a controlar la actividad de los genes. Está ampliamente conservada a lo largo de la evolución, desde la levadura de fisión hasta los mamíferos. Los científicos sospechan desde hace tiempo que puede reunir el ADN en condensados, una especie de gotitas, mediante un proceso llamado separación de fases líquido-líquido.
Este proceso permitiría agrupar regiones específicas de ADN para formar zonas densas de ADN llamadas "heterocromatina". Pero esta hipótesis seguía siendo controvertida, ya que los datos experimentales sobre HP1 divergen enormemente según las especies estudiadas.
Una capacidad perdida en los mamíferos
En un estudio publicado en
Nature Communications, unos científicos compararon directamente las propiedades de HP1 procedente de tres especies: la levadura
Schizosaccharomyces pombe, la mosca
Drosophila melanogaster y el ratón
Mus musculus.
Estudiaron el comportamiento de estas proteínas
in vitro y en células de mamíferos. Resultado: la HP1 de levadura y de mosca sí forma condensados por separación de fases y agrupa la cromatina en estructuras densas. En cambio, la HP1 de ratón es incapaz de hacerlo.
Más sorprendente aún, cuando se introducen las HP1 de levadura o de mosca en células de ratón, pueden reorganizar la cromatina en ellas, demostrando que esta propiedad es funcional en un contexto mamífero. Esto sugiere que la capacidad de HP1 para formar condensados se ha perdido a lo largo de la evolución.
Los investigadores relacionan esta pérdida con dos factores: una disminución del desorden intrínseco en la estructura de las proteínas HP1 de los mamíferos, asociada, en estos últimos, a la atenuación de la separación de fases por parte de los parálogos de HP1 (otras versiones de la proteína). En otras palabras, la complejización de los sistemas celulares podría haber vuelto inútil, o incluso indeseable, la antigua función de separación de fases.
La HP1 de levadura o de mosca pueden formar condensados que facilitan la agrupación de las regiones de heterocromatina.
© Fabian Erdel
Finalmente, incluso cuando la HP1 de mosca introducida en células de mamíferos provoca condensados, los efectos sobre la expresión génica son modestos. Esto sugiere que la organización espacial de la cromatina mediante separación de fases no es la principal palanca de regulación de los genes, al menos en los mamíferos.
Este estudio arroja nueva luz sobre las relaciones entre la organización nuclear, la expresión génica y la evolución. Invita a reconsiderar el papel funcional de los condensados en las células y plantea una pregunta fascinante: ¿la separación de fases, aunque eficaz, habría sido relegada por otros mecanismos más refinados a lo largo de la evolución?
Fuente: CNRS INSB