El ADN alberga la información para la producción de todas las proteínas de la célula. Estas proteínas se implementan en todas las funciones de un organismo vivo y determinan sus características. Cuando la célula se reproduce, tiene que pasar toda esta información a las células hijas.
Por lo tanto, antes de que una célula pueda reproducirse, primero debe hacer una copia de su ADN, un proceso que se conoce como replicación.
Un enigma de más de medio siglo
La replicación de ADN se identificó en la década de 1950, y desde entonces ha estado en el foco de los científicos, por lo sería fácil suponer que en la actualidad se cuenta con una comprensión completa de este vital proceso biológico, pero no es el caso.
A pesar de que los investigadores han logrado describir el proceso de replicación en detalle, mostrar que cambia en diferentes tipos de células y que se altera en la enfermedad, hasta ahora, no han logrado encontrar la pieza final: los elementos de control o las secuencias de ADN que la controlan, un enigma que ha perdurado por más de 50 años.
Cualquier libro de texto sobre el tema contiene diagramas que muestran durante cuánto tiempo los filamentos de ADN actúan como el rompecabezas más largo del mundo, construyendo cadenas casi idénticas mediante el empleo de una química inteligente y una gran cantidad de proteínas.
Para los investigadores, la gran complejidad del proceso, especialmente en organismos como los mamíferos, ha demostrado ser un desafío a desentrañar.
Para descubrir la arquitectura química que gobierna el momento de la replicación del ADN, los investigadores recurrieron a la herramienta de edición genética CRISPR para eliminar los cromosomas de ratón y determinar qué factores marcaron la diferencia.
Elementos clave
El enfoque inicial se centró en los sitios de unión para una proteína llamada factor de unión (CTCF), la cual ayuda a regular todo el proceso de replicación. Sin embargo, las modificaciones realizadas tuvieron poco efecto en el tiempo real de los procesos de replicación, lo que llevó a los investigadores a pensar que algo más tenía que estar influyendo.
Seguidamente los investigadores examinaron un solo segmento del ADN en la resolución 3D más alta posible y observaron tres secuencias a lo largo de la molécula de ADN tocándose entre sí con frecuencia. Luego, utilizaron CRISPR para eliminar estas tres áreas simultáneamente.
Al hacerlo, evidenciaron que estos tres elementos juntos eran la clave para la replicación del ADN al modificar el tiempo de replicación y hacer que la estructura 3D de la molécula de ADN cambiara dramáticamente.
Los autores manifiestan que contar con una mayor comprensión de cómo se regula la replicación del ADN abre nuevos caminos para la genética, pero además para la investigación en salud y patología. Al identificar los mecanismos responsables de la sincronización de la replicación del ADN, los científicos pueden descubrir procesos que dan lugar a ciertas enfermedades.
Referencia: Identifying cis Elements for Spatiotemporal Control of Mammalian DNA Replication. Cell, 2018. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.11.036