José M. Eirín López y Josefina Méndez,
profesores de genética, Universidad de La Coruña
y directores de XENOMARCHROMEVOL.
Rodrigo González Romero investigador de la evolución
de la fibra de cromatina. Juan Ausió, profesor de
bioquímica, Universidad de Victoria.
Por: Dyadha Oriach González.
Las histonas no solo cumplen con posibilitar el empaquetamiento del ADN sino que también son las responsables de su regulación. Estudios recientes dieron a conocer como evolucionaron, adquiriendo así las características que hicieron posible que las diferentes formas de vida existentes alcanzaran la complejidad celular actual.
A pesar de la inmensa diversidad que existe en la naturaleza todos los seres vivos tenemos algo en común. Todos poseemos información genética hereditaria y esta está en moléculas de ácidos nucleídos (ADN o ARN) en cada una de nuestras células. A través de la evolución ha aumentado la complejidad de los seres vivos y su material, por lo que el organismo ha tenido que encontrar una forma de eficientizar su capacidad de almacenar estas enormes cantidades de información genética. Imagínense acomodar cada metro de material en el núcleo de una célula que de por sí ya es 300000 veces más pequeña. La increíble manera de llevar esto a cabo ha sido el surgimiento de unas proteínas estructurales llamadas histonas.
Para que el ADN pueda caber en el núcleo de las células es necesario emplear un sistema de empaquetamiento sumamente eficiente, en el que el ADN pueda enrollarse y desenrollarse siempre que sea necesario para que la célula sea capaz de cumplir con procesos vitales como: expresión genética, reparación y replicación, por mencionar los más básicos. Este sistema o mecanismo vendría siendo el resultado de la asociación del material hereditario con dichas histonas que por su característica de ser susceptibles a sufrir transformaciones químicas que aumentan o disminuyen su atracción al ADN cumplen perfectamente con lo que se propone anteriormente.
A los diferentes grados o niveles de empaquetamiento que puede tener el ADN se les identifica por nombres, como los nucleosomas que son las unidades fundamentales de la cromatina, que vendría siendo el nivel más alto del enrollamiento. Los nucleosomas son estructuras discoidales formadas por un centro de histonas envueltas en ADN.
Las histonas se clasifican en cinco familias principalmente, H1, H2A, H2B, H3 y H4. Estas pueden ser canónicas, circulares, o variantes, cuadradas. H2A, H2B, H3 Y H4 son histonas de cuerpo y H1 es la encargada de sellar los dos giros del ADN que conforman cada nocleosoma. Las H1 constan además, de unas colas N- y C- terminales proyectadas hacia el exterior del nuleosoma que cumplen con la función de interaccionar con el medio, es decir, enzimas que pueden neutralizar las cargas de las histonas negativa o positivamente, provocando mayor o menor afinidad por el ADN, que se caracteriza por ser de carga negativa.
Formación del cuerpo de los nucleosomas en base a la unión de las familias H2A, H2B, H3 Y H4. (José M. Eirín López, 2011)
El nucleosoma completo, formado por el cuerpo enrollado por el ADN y la histina enlazante H1. (José M. Eirín López, 2011)
Hasta hace poco la evolución de las histonas se explicaba con el mecanismo de evolución concentrada, en el que los genes se desarrollan de manera homogénea como bloque, sin embargo, la gran diversidad que existe de estas proteínas indicaba que debía haber sido a partir de algún otro mecanismo que fuese más versátil. Se descubrió luego la evolución por nacimiento y muerte que es un proceso en el que se duplican de forma fortuita los genes. En este mecanismo lo que ocurre es que la copia de un gen muta mientras el original puede seguir desempeñando su función y si la mutación resulta beneficiosa entonces a través de un proceso de selección la célula se encarga que integrarla o eliminarla, promoviendo así un alto grado de heterogeneidad o de variación entre especies.
Esta evolución se dio en tres etapas, según estudios realizados en el Centro de Investigación sobre el Cáncer Fred Hutchinson de Seattle. En la primera el ADN era compactado en una estructura de tetrámero, asociación de cuatro proteínas, de dos histonas ya diferenciadas. La segunda dichas histonas se habrían diferenciado en cuatro tipos y habrían sido capaces de formar un octámero, estructura resultante de la unión de ocho proteínas. Por último se habría desarrollado una adaptación que les permitiera ser recurrentemente duplicadas aumentando su número de copias en el genoma.
Tabla de las etapas evolutivas de las histonas. (José M. Eirín López, 2011)
Formación del cuerpo de los nucleosomas en base a la unión de las familias H2A, H2B, H3 Y H4. (José M. Eirín López, 2011)
Gracias a estas proteínas, a su evolución y a las diferentes funciones que fue asumiendo cada tipo se propició el aumento de la complejidad de las células y de los seres vivos. También a lo largo de la evolución han hecho posible la diversificación de especies concretas en el planeta.
Para saber más sobre el tema:
José M. Eirín López, Josefina Méndez, Rodrigo González Romero, Juan Ausió. (2011). Papel clave de las histonas. Investigación y ciencia, pags. 36-43.
J. M. Eirín López y J. Ausió. (2009). Origin and evolution of cromosomal sperm proteins. Bioessays, vol. 31, págs 1062-1070.
B. Strahl y C. D. Allis. (2000). The lenguaje of covalent histone modifications. Nature, vol. 403, págs. 41-
Soldados de la Escritura 