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Cromatina que remodela: Mecanismos e importancia

La cromatina que remodela es un mecanismo importante de regular la expresión génica eucariótica, que hace la DNA apretado condensada accesible a los diversos factores reguladores, tales como factores de la transcripción y componentes de la réplica de la DNA.

¿Cuál es cromatina?

En el núcleo de célula, el doble hélice de la DNA se envuelve apretado alrededor de las proteínas nucleares llamadas las histonas. El complejo formado por las proteínas y la DNA se llama cromatina. Firmemente el embalaje de la DNA alrededor de las histonas previene su acceso a las diversas proteínas reguladoras cromosómicas, llevando a imponer silencio del gen.

La cromatina tiene dos formas: euchromatin, que se condensa y puede menos participar en la transcripción; y heterocromatina, que se condensa y no puede altamente ser transcrita. La unidad básica de la cromatina es la nucleosome, que se compone de 147 pares bajos de DNA envueltos alrededor de 2 copias cada uno de 4 proteínas es decir H2A, H2B, H3, y H4 (octamer de la histona de la histona). Un pequeño segmento de la DNA libre existe entre dos nucleosomes subsiguientes, que dan a cromosoma un aspecto similar a las molduras en una hilera.

Diagrama de la célula humana. Haber de imagen: Vecton/Shutterstock
Diagrama de la célula humana. Haber de imagen: Vecton/Shutterstock

Mecanismo del remodelado de la cromatina

El mecanismo básico de la cromatina que remodela depende de las tres propiedades dinámicas de nucleosomes: reconstrucción, modificación covalente enzima-inducida, y el colocar de nuevo. En relación con la reconstrucción, los nucleosomes pueden experimentar el cambio compositivo usando las histonas canónicas o las variantes especiales de la histona. Tales cambios en la composición son mediados por los complejos de la histona-cantina, tales como el complejo SWR1, que reemplazan las histonas canónicas por una variante de la histona.

La variante recién formado recluta posteriormente reguladores especiales (Reg) para regular diversas funciones biológicas, tales como construcción del centrómero o activación del gen. La modificación covalente de histonas por la acetiltransferasa, el deacetylase, y el methyltransferase de la histona, así como por los complejos ATP-relacionados de la proteína puede también llevar al remodelado de la cromatina.

Además, los complejos del remodelador pueden mediar colocar de nuevo de nucleosomes. Todos estos procesos llevan final a la exposición de la DNA a las proteínas reguladoras de la transcripción y a la activación subsiguiente de la DNA.

Vario la cromatina que remodela los complejos existe en el núcleo, que siguen diversos mecanismos para remodelar cromatina. Los remodeladores pueden movilizar y colocar nucleosomes de nuevo, expulsar octamers de la histona, y quitar o reemplazar los dimeros de H2A-H2B.

Para ejecutar estas funciones, los remodeladores requieren la energía kcal aproximadamente 12-14 mol−1, que se obtiene de la hidrólisis del ATP. En contraste con mecanismos ATP-relacionados, la cromatina que remodela puede también ocurrir de una manera de la ATP-independiente. El colocar de nuevo de nucleosome como resultado del atascamiento de factor-DNA de la transcripción o el retiro señora de compañía-mediado histona de histonas de la cromatina es los ejemplos de los mecanismos de la ATP-independiente.

La modificación de la histona (con procesos tales como metilación/demethylation, acetilación/deacetylation, fosforilación, ubiquitination) es otro aspecto importante del remodelado de la cromatina. Para ser específica, la modificación de la histona es vinculación covalente de diversos grupos funcionales al residuo de la lisina en la cola de la N-terminal de la histona. Las modificaciones de la histona permiten el atascamiento de los diversos factores reguladores, que poseen dominios especializados para reconocer las histonas modificadas.            

Importancia del remodelado de la cromatina

El embalaje de la DNA alrededor de las histonas para formar la estructura de la cromatina tiene dos propósitos principales: en primer lugar, la condensación (varios contadores) del cabo grande de la DNA ocurre para poderla ajustar en el núcleo correctamente; en segundo lugar, parar la DNA de ser transcrito contínuo.

Para iniciar la expresión génica, la cromatina debe ser desempaquetada, y el proceso del desempaque se llama remodelado de la cromatina. Por lo tanto, es obvio que la cromatina que remodela es un requisito absoluto para la expresión génica; así un proceso vital de regular funciones fisiológicas importantes y de mantener homeostasis celular.

Los estudios científicos han mostrado que las modificaciones de la histona (deacetylation y metilación) junto con juego de la metilación de la DNA un papel importante en la regulación de los promotores de los genes inmune-relacionados que son vitales para la prevención de la enfermedad. También se sabe que la cromatina que remodela es vital para establecer duradero, memoria inmune del transgenerational en instalaciones.

La cromatina que remodela es un aspecto integral de cambios epigenéticos en la carrocería, que es el resultado de modificaciones a la expresión génica bastante que la modificación de series genéticas ellos mismos. La debilitación de la cromatina que remodela la maquinaria causa una acumulación de anormalidades epigenéticas, que da lugar posteriormente al lanzamiento y a la progresión del cáncer.

Las mutaciones en los genes implicados en la cromatina que remodelaba se han observado con frecuencia en muchos tipos de cánceres. Determinado, las modificaciones de la histona del posttranslational incluyendo la acetilación y la metilación que afectan a series de la N-terminal de las histonas 3 y 4 pueden ser heredadas. Tal transmisión genética se sabe para afectar fuertemente a la estructura y a la expresión génica de la cromatina.

La cromatina que remodela tiene un papel imprescindible en la expresión génica cardiaca no sólo en los escenarios de desarrollo neonatales pero en estados de la maduración y de la enfermedad. Esto lleva final a los cambios profundos en el paisaje epigenético de cardiomyocytes.

Los reguladores de la cromatina se han sugerido para suprimir la expresión génica fetal en los corazones de niños postnatales.  Los estudios en la cromatina que remodelaba los complejos, especialmente familia de SWI/SNF, han determinado un papel único de la cromatina que remodelaba en el revelado cardiaco del tejido. Integrado por 8 a 14 subunidades y derivado de la levadura Saccharomyces Cerevisiae (levadura de cervecero), los remodeladores de la cromatina de los SNF de SWI/se implican en la proliferación, la diferenciación, y el apoptosis de variedades de células derivadas cardiacas.

Además, la cromatina que remodela se sabe para desempeñar un papel vital en la proliferación y la diferenciación de regulación de las células madres embrionarias del ratón, sugiriendo su importancia en la uno mismo-renovación de la célula madre y el mantenimiento del pluripotency.

Fuentes

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Last Updated: Sep 13, 2018

Dr. Sanchari Sinha Dutta

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Dr. Sanchari Sinha Dutta

Dr. Sanchari Sinha Dutta is a science communicator who believes in spreading the power of science in every corner of the world. She has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree and a Master's of Science (M.Sc.) in biology and human physiology. Following her Master's degree, Sanchari went on to study a Ph.D. in human physiology. She has authored more than 10 original research articles, all of which have been published in world renowned international journals.

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