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La aparición de apéndices en vertebrados fue posible por un cambio en la organización 3D del genoma

Las enormes moléculas de ADN de nuestro genoma están altamente replegadas. Y no sólo para ajustarse al reducido espacio del núcleo celular: hoy sabemos que este plegamiento está finamente regulado y es crucial para la correcta activación de los genes.

  • Joaquim Ros

Las enormes moléculas de ADN de nuestro genoma están altamente replegadas. Y no sólo para ajustarse al reducido espacio del núcleo celular: hoy sabemos que este plegamiento está finamente regulado y es crucial para la correcta activación de los genes. Científicos del CSIC y la Universidad Pablo de Olavide, junto a un grupo francés, demuestran ahora que cambios en la organización 3D en la región genómica de los genes Hox de vertebrados fueron fundamentales para la evolución de innovaciones anatómicas como las extremidades.

 

En gran medida, los animales se construyen con el mismo conjunto de genes; genes como los Hox que además ocupan menos del 5% de sus genomas. Lo que diferencia a las distintas especies reside en el 95% restante, que alberga una ingente cantidad de regiones reguladoras o “interruptores” para controlar de modo preciso cuándo, cuánto y dónde se encienden los genes. Estos interruptores son tan numerosos y están a veces tan alejados de los genes que regulan, que el ADN tiene que organizarse en compartimentos 3D, en forma de pequeños ovillos que acerquen o separen, según corresponda, genes e interruptores.

 

Los genes Hox son esenciales para establecer el eje desde la cabeza a la cola de los animales. En vertebrados además controlan la formación de extremidades. Para ello es esencial la alternancia entre dos compartimentos u “ovillos” con elementos reguladores situados a ambos lados de los genes Hox. Los resultados de estos investigadores muestran que en el anfioxo, un cordado marino cercano a los vertebrados pero carente de extremidades, los Hox no están divididos en dos compartimentos, sino que están incluidos en un solo dominio 3D. Esto sugiere que la estructura bipartita de los Hox de vertebrados es una novedad evolutiva, y resalta la importancia de la estructura 3D del ADN en el correcto funcionamiento de células y organismos a lo largo de la evolución.

 

Acemel RD, Tena JJ, Irastorza-Azcarate I, Marlétaz F, Gómez-Marín C, de la Calle-Mustienes E, Bertrand S, Diaz SG, Aldea D, Aury JM, Mangenot S, Holland PW, Devos DP, Maeso I, Escrivá H, Gómez-Skarmeta JL. Nature Genetics 2016. Feb 1. doi: 10.1038/ng.3497.


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