Investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona han descubierto que la disposición del genoma, es decir, su organización espacial, no es casual, sino que determina el destino y función de las células, lo que supone un nuevo avance para interpretar correctamente la genómica.
La investigación, que publica hoy la revista Nature Genetics, se enmarca en el proyecto 4D Genome, que estudia la arquitectura tridimensional del genoma.
Según ha explicado el coinvestigador principal de este trabajo, Marc A. Martí-Renom, “los resultados indican que la arquitectura del genoma tiene un valor muy importante para controlar la expresión de los genes durante la reprogramación y, por tanto, para las funciones especializadas de las células del cuerpo”.
“Acabamos de destapar lo que podría ser sólo el principio de un nuevo mecanismo crítico mediante el cual las células regulan la expresión de los genes”, ha afirmado Martí-Renom.
Este nuevo descubrimiento -ha añadido- también podría ser fundamental para entender mejor el desarrollo embrionario y para ahondar en la comprensión de enfermedades como el cáncer.
En la investigación han participado cuatro laboratorios del CRG, incluyendo uno del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG-CRG), que han contado con una ayuda del Consejo Europeo de Investigación (ERC, por sus siglas en inglés) de 13 millones de euros.
Hasta ahora, los científicos han estado leyendo el código de la vida (el genoma) como una secuencia de letras, aunque algunos ya exploran su organización tridimensional, como los investigadores del CRG que han demostrado que la organización espacial del genoma juega un papel crucial en la expresión de los genes.
El proyecto 4D Genome pretende comprender cómo la organización espacial del genoma contribuye en las decisiones que toman las células y descubrir si la arquitectura del genoma tiene una función biológica o si es un simple efecto secundario fruto de la propia actividad del genoma.
El modelo que utilizaron para investigar fue la reprogramación celular, un proceso que permite a los científicos reprogramar glóbulos blancos para revertirlos hacia un estado de pluripotencia, obteniendo células madre.
Los científicos estudiaron las proteínas que controlan la actividad de los genes, conocidas como factores de transcripción, y evaluaron cómo inducen cambios en la expresión de los genes y en la organización 3D del genoma.
Desde los años 50 se sabe que todas las células del cuerpo contienen la misma información genética, pero cada célula lee y utiliza la información contenida en diferentes partes del genoma.
Los factores de transcripción son la maquinaria necesaria para que esto ocurra, ya que se encargan de “encender” y “apagar” los genes.
Los científicos usaron un método de reprogramación creado por el investigador del CRG Thomas Graf y su equipo y con esta herramienta lograron estudiar la dinámica de la organización del genoma, comparando los cambios en su arquitectura y en la transcripción en diferentes momentos a lo largo de la reprogramación.
“Esperábamos observar que los factores de transcripción primero encenderían ciertos genes, y que esto forzaría después la reorganización de la estructura 3D del cromosoma. Sorprendentemente, lo que encontramos fue que, en una gran parte del genoma, los factores de transcripción en realidad promovían la reorganización espacial primero, antes de encender cualquier gen”, ha detallado Ralph Stadhouders, coprimer autor del trabajo junto al biólogo computacional Enrique Vidal.
“Nuestro trabajo muestra que los factores de transcripción juegan un papel completamente nuevo en la reprogramación: no sólo encienden y apagan genes, sino que promueven los cambios arquitectónicos necesarios para modificar la expresión de los genes”, ha concluido Graf, jefe de grupo en el CRG y líder de este estudio.
“Nuestros resultados pueden tener importantes implicaciones para todos aquellos investigadores en el mundo que estén estudiando la regulación de los genes en general. Ahora sabemos que no podemos ignorar la organización a gran escala del genoma”, ha indicado Graf.
“Además,-ha concluido- nos abre nuevas preguntas sobre cómo se forman estos enormes cambios: podría tratarse de nuevos mecanismos, tal vez incluso de nuevos procesos necesarios para cambiar algunas áreas del genoma”.