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Desentrañar la regulación genética mediante modelos vegetales

La naturaleza impide que algunos genes puedan expresarse con pequeñas modificaciones químicas del ADN y proteínas asociadas hereditarias. Varios científicos han demostrado una parte del funcionamiento de este fenómeno valiéndose de un modelo vegetal.
Desentrañar la regulación genética mediante modelos vegetales
La cromatina de las plantas y los animales no deja de ser ADN plegado con histonas y proteínas no histónicas. Ciertas partes de la cromatina (heterocromatina) contienen genes cuya expresión se ve silenciada en gran medida debido a la adición de grupos metilos a las histonas (metilación). Probablemente, la asociación de la heterocromatina con la metilación del ADN se deba a la metilación de histonas cercana. De hecho, la metilación del ADN puede perdurar a lo largo de generaciones sucesivas, lo que provoca cambios hereditarios en la expresión genética que no conllevan cambios en la secuencia del ADN (epigenética).

La planta Arabidopsis thaliana tiene en común con los mamíferos un grupo de proteínas descubierto recientemente que posee un dominio de unión al ADN que podría intervenir en la metilación de este. Esto apunta a que A. thaliana podría representar un modelo de la metilación del ADN en los mamíferos. El proyecto original de estudiar este modelo a través del proyecto SRA AND EPIGENETICS, financiado con fondos comunitarios, tuvo que ser modificado debido a que otro equipo ya había publicado resultados en este sentido. Así, el objetivo de la investigación pasó a ser el estudio de la formación de la heterocromatina y su asociación con el fenotipo de las mutaciones de atxr5/6 relacionado con la replicación.

La perseverancia y creatividad de los investigadores del proyecto permitieron llevar a cabo un análisis profundo de los controles de la replicación del ADN (que también inhibe la replicación múltiple o «re-replicación» del ADN durante un ciclo celular). Las plantas con mutaciones en metiltransferasas de histonas específicas (las enzimas que intervienen en la transferencia de los grupos metilos a las histonas) presentaron una replicación múltiple localizada en la heterocromatina.

Por lo general, la heterocromatina se caracteriza por la metilación del ADN y de las histonas de tipo H3K9 tanto en plantas como en animales. En el caso de A. thaliana, los sitios de metilación se encuentran juntos y se auto-estabilizan mutuamente. La investigación ha permitido averiguar que esta planta puede adaptarse a señales extracelulares regulando la expresión genética y el depósito de las histonas independientemente de la metilación del ADN. Esta labor ya ha dado como resultado una solicitud de patente. Posteriormente se han llevado a cabo estudios acerca de la relación entre la dimetilación de la histona H3K9 (H3K9me2) y la metilación del ADN que pusieron de manifiesto la existencia de una interacción clara y novedosa entre ambas.

El proyecto SRA AND EPIGENETICS supuso una contribución decisiva para el campo de la epigenética, tal y como ponen de manifiesto las importantes publicaciones recogidas en revistas científicas de prestigio internacional. Lograr entender mejor los mecanismos complejos de la expresión genética podría ser fundamental para la caracterización de enfermedades y el desarrollo de terapias innovadoras.

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