Modelo 3D de tu genoma empaquetado

Por Francisco R. Villatoro, el 5 noviembre, 2016. Categoría(s): Biología • Ciencia • Noticias • Química • Science ✎ 3

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El ADN de tus 23 cromosomas tiene unos 1,8 metros de longitud, pero en el núcleo de tus células está muy plegado. El biofísico Marco Di Stefano, del Centro Nacional de Análisis Genómico de Barcelona, España, y varios colegas han logrado reconstruir la estructura tridimensional del ADN empaquetado. En la imagen 3D se usan diferentes colores para cada cromosoma. Los bucles que sobresalen están asociados a los genes cuya expresión está activa.

La reconstrucción ha usado sofisticados métodos estadísticos para convertir los datos experimentales, que ofrecen información indirecta, en un modelo 3D completo y biológicamente correcto. El artículo es Marco Di Stefano, Jonas Paulsen, …, Cristian Micheletti, «Hi-C-constrained physical models of human chromosomes recover functionally-related properties of genome organization,» Scientific Reports 6: 35985 (27 Oct 2016), doi: 10.1038/srep35985.

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Se ha estudiado el plegamiento espacial de los cromosomas en una célula humana concreta, el fibroblasto de pulmón (IMR90). Las dos imágenes que decoran esta entrada muestran un plegamiento normal y un plegamiento premitótico. Este último, más compacto, antecede a la mitosis, en la que los cromosomas se separan, se duplican y se condensan (metafase mitótica) adquiriendo la forma en X que todos reconocemos en un cariograma.

Esta reconstrucción tridimensional de organización espacial del genoma eucariota tendrá que ser realizada para los casi 200 tipos células humanas y ayudará a entender mejor qué genes se expresan en cada una de ellas. El futuro de este tipo de trabajo me parece muy interesante.



3 Comentarios

  1. Off topic: ¡1.8 metros de longitud! Eso debe impresionar mucho a los topólogos y a los geómetras como la naturaleza puede crear un nudo e introducirlo en un espacio tan reducido. Una verdadera maravilla

    1. Y no basta con eso… sino que se duplica!!!, yo creo que eso es lo más sorprendente!!!, sólo imaginar, 3.6 metros información genética en menos de 10x10x10 micras^3 te hace reconsiderar el concepto de «espacio» y de «memoria» (Bits).

    2. Comparto tu admiración Ramiro. Los seres vivos somos un increíble prodigio de micro-nano Ingeniería. Las células son capaces de hacer cosas mucho más allá de lo que nuestra tecnología puede lograr en la actualidad. Por ejemplo el rendimiento energético es algo difícil de imaginar: una única célula contiene cientos de miles de mitocondrias de aproximadamente un micrómetro de diámetro. Nuestros 40 billones de células poseen al menos un trillón de mitocondrias en cuyo interior hay enrolladas unas membranas con una superficie total de 14. 000 m2 ¡Cuatro campos de fútbol de superficie enrolladas en nuestras células! En total, nuestras mitocondrias bombean a través de sus membranas 10exp21 protones cada segundo. ¡Casi tantos protones como estrellas conocidas hay en nuestro Universo! El potencial eléctrico de las membranas mitocondriales está entre 150 y 200 mV, puesto que la membrana solo mide 6nm la intensidad del campo eléctrico es de ¡ 30 millones de voltios por metro ! ¡ Igual a la de un relámpago !
      Curiosamente todos los seres vivos del planeta compartimos el mismo extraño mecanismo de generación de energía: bombear protones a través de una membrana. Esto demuestra el origen común de todos los seres vivos (quizás los microporos de las fumarolas hidrotermales). 4000 millones de años de evolución han ido «moldeando» el programa genético para conseguir pasar de una bacteria primitiva a un ser vivo consciente capaz de captar y utilizar en su favor las leyes fundamentales de la naturaleza.
      Aunque casi nadie sea consciente de ello tenemos una inmensa suerte de existir y poder disfrutar de este increíble Universo que la ciencia nos está mostrando. Aún queda mucho por descubrir y posiblemente seremos testigos de grandes cosas en un futuro próximo. Esperemos que el mejor divulgador que existe nos siga mostrando estos grandes avances en esta web, la mejor web que existe.

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