El funcionamiento de la condensina observado en tiempo real

Dibujo20180223 condensin anchor motor action DNA looping sciencemag science aar7831

La condensina es un complejo proteico que actúa como motor molecular. Se ancla al ADN y produce bucles por extrusión. Su rol es muy importante en el ensamblado y la segregación de cromosomas durante la mitosis y la meiosis. Se publica en Science el primer vídeo que muestra la condensina en acción en tiempo real. Un proceso espectacular que alcanza una velocidad de extrusión de hasta 1500 pares de bases por segundo, solo con una única condensina cuya fuente de energía es la hidrólisis de moléculas de ATP.

El artículo es ahipal Ganji, Indra A. Shaltiel, …, Cees Dekker, “Real-time imaging of DNA loop extrusion by condensin,” Science (22 Feb 2018), doi: 10.1126/science.aar7831.

La organización espacial de los cromosomas dentro del núcleo de las células eucariotas aún nos reserva muchos misterios. Los responsables son varios complejos proteicos de la familia SMC, como las condensinas, cohesinas y el complejo Smc5/6. Se han desarrollado modelos teóricos de su funcionamiento, pero hay varias hipótesis en contienda en relación a algunos detalles. Por ello la visualización del funcionamiento de estos motores moleculares promete ayudar a seleccionar entre las diferentes alternativas.

Dibujo20180223 Single-molecule assay for the visualization of condensin-mediated DNA looping sciencemag science aar7831

En nuevo artículo en Science ha logrado visualizar la formación de lazos de ADN en la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae). Se fijan a una superficie los dos extremos libres de una doble cadena de ADN de 48 500 pares de bases. Se adiciona un nanomol de condensina y cinco nanomoles de ATP (adenosín trifosfato). Mediante técnicas de fluorescencia bajo un microscopio se observa una imagen de la cadena de ADN mientras actúa la condensina. Los análisis indican que el proceso está controlado por una condensina, sin lugar a dudas un motor molecular extraordinario.

Dibujo20180223 Real-time imaging of DNA loop extrusion by condensin sciencemag science aar7831

La condensina consume la energía de dos moléculas de ATP por segundo para extruir en dicho tiempo una cadena de ADN de unos 110 nm (unos 600 pares de bases). El proceso de extrusión se detiene cuando las tensiones (fuerzas) del ADN a ambos lados de la condensina alcanza cierto umbral. Para los bioquímicos los detalles son lo más interesante, pero los legos nos quedamos con los vídeos. Ver en acción motores moleculares es algo que parecía imposible hace unos lustros. Poco a poco se irán desvelando todos los detalles de la formación de los cromosomas. Uno de los secretos de la vida compleja en la Tierra que aún tenemos que desvelar.

1 comentario

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daniel daniel

En este otro vídeo de los mismos autores se observa el bucle creciendo:
https://www.youtube.com/watch?v=47v3RLfLXho
El que la filmación sea in vitro con la cadena anclada a una superficie me lleva a peguntarme si realmente in vivo las tensiones se igualan o hay alguna proteína anclada al ADN que hace que la condensina no pueda seguir extruyendo la cadena cuando se topa con dicha proteína. Con un trozo de ADN fijado a la superficie por sus extremos está claro que llegará un momento en que la condensina no podrá seguir extruyendo la cadena, pero con el ADN libre ese no puede ser el mecanismo de detención.
Por cierto que como dicen en el abstract y se ve en la primera figura el mecanismo es asimétrico: un lado de la cadena de ADN está inmóvil unido a la condensina y el otro es extruído por dicha proteína

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