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Establishing the meiotic recombination-initiation epigenetic code in the yeast Saccharomyces cerevisiae

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Los secretos de la reparación del ADN en la levadura de la cerveza

La levadura de la cerveza se está utilizando como modelo para profundizar en el conocimiento de la recombinación meiótica, un método de reparación del ADN muy común tanto en organismos complejos como en algunos microorganismos.

Salud

La meiosis es un tipo especial de división celular que permite que las especies con reproducción sexual se adapten y evolucionen. La recombinación meiótica comienza mediante la inducción por la proteína Spo11 de roturas de doble cadena (DSB, por sus siglas en inglés) en el ADN, que suceden de forma programada. Esta enzima corta las moléculas de ADN, propiciando la aparición de nueva información. Se ha descubierto que los sitios del ADN de la levadura Saccharomyces cerevisiae en los que suceden las DSB no se distribuyen al azar a lo largo de los cromosomas; por el contrario, existen determinadas regiones del genoma que muestran una mayor susceptibilidad a sufrir DSB que otras. Las proteínas histonas también participan en este proceso. Estas son el principal componente proteico de la cromatina, localizada en el núcleo de las células eucariotas, y son las responsables de la formación del nucleosoma, el nivel estructural más básico del ADN. El proyecto EMRES («Establecimiento del código epigenético de la iniciación de la recombinación meiótica en la levadura Saccharomyces cerevisiae»), financiado por la Unión Europea, se marcó el objetivo de investigar la implicación de las modificaciones de las histonas en la elección y la activación de los sitios a partir de los cuales se desencadena la recombinación meiótica. Todo el trabajo se realizó empleando como organismo modelo la levadura de la cerveza (S. cerevisiae). Con el fin de bloquear la expresión de genes que codifican para enzimas modificadoras de las histonas, los investigadores construyeron una serie de mutantes de deleción. La meiosis se estudió de forma muy detallada, analizando la fase S meiótica, la formación de DSB y de entrecruzamientos, y la eficiencia de esporulación a través de la viabilidad de las esporas. Mediante la técnica denominada «ChIP-on-chip», que permite identificar sitios de unión para proteínas en el ADN, se analizó la distribución de la histona H3K56ac en el genoma. Este marcador es de vital importancia para el correcto ensamblaje de los nucleosomas y el mantenimiento de la estabilidad del genoma durante la replicación del ADN. La realización de este mapeo reveló que la distribución de H3K56ac en el genoma es aleatoria, no encontrándose correlación alguna entre este marcador y los sitios de formación de DSB. Los resultados iniciales llevaron a los miembros del proyecto a cambiar la estrategia experimental original, centrándose en el desarrollo de un nuevo método para analizar las modificaciones de las histonas durante la meiosis, basado en el rastreo mediante barajado de plásmidos. Tras aplicar este método de rastreo, los miembros del proyecto EMRES concluyeron que las mutaciones H3K4R y H3K4Q, que afectan a la histona 3, tienen un efecto similar al de la deleción de Set1, que causa una mayor probabilidad de mutación tras el daño en el ADN. Una vez descubierto esto, el equipo de investigación pudo continuar estudiando el efecto de todos los mutantes de histonas en el proceso de la recombinación meiótica.

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