Investigadors del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) han demostrat per primera vegada que la presència de nusos és habitual en l'ADN intracel·lular. Aquests nusos poden ser molt perjudicials per a l'activitat i estabilitat genètica. No obstant això, els autors mostren que també hi ha mecanismes que minimitzen el grau de nuament de l'ADN per permetre una correcta conformació i dinàmica dels cromosomes.
Les llargues molècules de l'ADN es pleguen d'una manera jerarquitzada per mantenir l'organització espacial del genoma dins el nucli cel·lular. Primer, segments de l'ADN s'enrotllen periòdicament sobre octàmers d'histones per formar nucleosomes. Les cadenes de nucleosomes es compacten longitudinalment per formar fibres de cromatina, que al seu torn es superenrotllen i es pleguen creant nanses per donar forma als cromosomes.
Durant el procés de condensació i descondensació de les cadenes de nucleosomes i fibres de cromatina, uns enzims anomenats topoisomerases tenen un paper essencial.
Les topoisomerases eliminen els problemes topològics (tensions, nusos, encadenaments) que sorgeixen entre diferents segments de les molècules de l'ADN. En particular, la topoisomerasa II produeix talls transitoris en la doble hèlix de l'ADN, el que permet que segments de l'ADN puguin passar uns a través d'altres, tal com fan els mags quan s'uneixen o separen dos cèrcols de metall.
"Si bé la topoisomerasa II és capaç d'eliminar els problemes topològics de l'ADN, aquest enzim també pot provocar la formació de nusos quan les molècules de l'ADN es troben condensades en les fibres de cromatina", explica el director de l'estudi, Joaquim Roca, investigador de l'Institut de Biologia Molecular de Barcelona del CSIC. "Per tant, hi ha un equilibri entre la formació i eliminació de nusos, que les cèl·lules han de regular per evitar que tot el seu ADN es converteixi en un embolic descomunal de filaments", afegeix.
Un altre aspecte interessant derivat d'aquesta investigació és que l'anàlisi dels nusos formats en l'ADN intracel·lular permet deduir propietats estructurals de la cromatina in vivo. "L'abundància i el tipus de nusos que observem ens indiquen que les cadenes de nucleosomes són molt flexibles, i que les fibres de cromatina estan formades per agregats irregulars de nucleosomes que es repeteixen de forma periòdica", apunta Roca.
Article de referencia:
Antonio Valdés, Joana Segura, Sílvia Dyson, Belén Martínez-García, Joaquim Roca. DNA knots occur in intracellular chromatin. Nucleic Acids Res. (2017). DOI: 10.1093/nar/gkx1137.