Un estudio con participación del CSIC muestra el impacto en la cognición y fisiología neuronal de las modificaciones en la estructura tridimensional de la cromatina. El trabajo identifica genes relevantes en trastornos neuropsiquiátricos que podrían ser sensibles a esta regulación.
Un trabajo en el que han participado investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha determinado por primera vez el impacto de las alteraciones en la estructura tridimensional de la cromatina neuronal –el complejo de ADN y proteínas que protege la información genética y permite que se exprese de forma adecuada– en la función neuronal y el comportamiento animal.
El interior del núcleo celular tiene una estructura muy organizada en la que varias regiones del genoma interaccionan para generar subestructuras con funciones diferenciadas, según explican los investigadores.
La arquitectura nuclear puede tener especial relevancia en el caso de las neuronas porque estas células viven muchos años y nunca se replican, por lo que la formación de algunas de estas estructuras es probablemente irreversible.
En el núcleo neuronal, las regiones de la cromatina que no se expresan están empaquetadas formando estructuras características. Aunque la función de estas subestructuras es desconocida, sus características sugieren que son fisiológicamente relevantes.
El trabajo publicado en la revista Nature Communications se ha basado en la utilización de técnicas genéticas para interferir con las estructuras heterocromáticas del núcleo celular y provocar la desorganización del interior nuclear en neuronas maduras del cerebro anterior.
El estudio revela que, inesperadamente, la pérdida de estas estructuras no causa la muerte de las neuronas sino que está asociada con cambios en la expresión de genes y en la fisiología muy específicos, incluyendo cambios desempeña un papel clave en la depresión y ansiedad, y ha sido relacionada con el autismo, la esquizofrenia y otros trastornos del sistema nervioso.
“Hemos podido observar que los animales del estudio presentaban graves alteraciones de la conducta”, explica Ángel Barco, investigador del CSIC y autor del trabajo, en el que también han colaborado la Universidad de Castilla-La Mancha, la Estación Experimental Aula Dei y del Instituto Nencki de Varsovia.
Los resultados publicados demuestran que la organización tridimensional de la cromatina neuronal proporciona un nuevo y aún poco comprendido mecanismo para la regulación de la expresión génica que posee un papel fundamental en la función neuronal, añade el investigador.
La investigación también identifica algunos genes asociados con enfermedades neuropsiquiátricas que parecen ser particularmente sensibles a regulación epigenética –mecanismos de regulación de la expresión génica que están "por encima" de la genética, es decir independientes de la secuencia del ADN– a través de cambios en la arquitectura de la cromatina.
Referencia bibliográfica:
Magalska A, Alcaraz-Iborra M, Lopez-Atalaya JP, Rovira V, Contreras-Moreira B, Lipinski M, Olivares R, Martinez-Hernandez J, Ruszczycki B, Lujan R, Geijo-Barrientos E, Wilczynski G y Barco. Loss of neuronal 3D chromatin organization causes transcriptional and behavioral deficits related to serotonergic dysfunction. Nature Communications. DOI: 10.1038/ncomms5450
Se trata de la máquina molecular más compleja e intrincada de la biología humana, ya que edita más de 90 % de nuestros genes. Los errores en este proceso están vinculados con muchas enfermedades incluyendo la mayoría de los tipos de cáncer.
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