¿Cómo ayudan las proteínas histonas a enrollar el ADN?

El material genético de un organismo está compuesto por billones de pares de bases de ADN. Se organiza en cromosomas para el empaquetamiento apretado dentro del núcleo. Los cromosomas están compuestos de ADN asociado con proteínas, formando una estructura compleja conocida como cromatina. El 40% de los cromosomas son ADN y el 60% restante son proteínas. Las histonas son las proteínas asociadas al ADN.. El ADN se envuelve alrededor de un núcleo formado por histonas, formando una estructura conocida como nucleosoma. El nucleosoma es la unidad básica de un cromosoma o fibra de cromatina. Un nucleosoma puede considerarse como una bobina de ADN. Por lo tanto, un cromosoma se compone de supercoils de ADN.

Áreas clave cubiertas

1. Que son las histonas
      - Definición, Tipos, Rol
2. ¿Cómo ayudan las proteínas histonas a enrollar el ADN?
     - Formación de nucleosomas

Términos clave: Cromatina, Cromatosoma, Bobinas, ADN, Núcleo de histona, ADN enlazador, Nucleosoma, Supercoils

Que son las histonas

Las histonas son un tipo de proteínas cargadas positivamente que sirven como el tipo básico de proteínas que se encuentran en los cromosomas. Los cinco tipos de histonas son H1, H2A, H2B, H3 y H4. La función principal de las proteínas histonas es ayudar en el empaquetamiento condensado del ADN dentro del núcleo. La interacción entre las histonas y el ADN se muestra en Figura 1.

Figura 1: Interacción histona-ADN

Los cuatro tipos de histonas implicadas en la formación del núcleo de histonas son H2A, H2B, H3 y H4. El ADN se envuelve alrededor del núcleo de la histona para formar bobinas de ADN. Las histonas desempeñan un papel importante en la regulación de la expresión génica al formar dos tipos de cromatina conocidos como eucromatina y heterocromatina. La eucromatina contiene ADN empaquetado de forma flexible y muestra altas tasas de expresión. Sin embargo, la heterocromatina contiene ADN bien empaquetado, que rara vez expresa los genes en la región..

¿Cómo ayudan las proteínas histonas a enrollar el ADN?

El genoma de un organismo se compone de un gran número de nucleótidos, que codifican toda la información genética para el desarrollo y funcionamiento del organismo. Todos estos nucleótidos deben estar contenidos dentro de un espacio pequeño en la estructura microscópica conocida como núcleo. Por lo tanto, se requiere un mecanismo para el empaquetamiento ajustado del ADN en el núcleo. Las histonas participan en la formación de una estructura altamente condensada de bobinas de ADN envolviendo el ADN alrededor de un núcleo de histonas. Esta estructura enrollada es conocida como nucleosoma. El ADN envuelto alrededor de un núcleo de histona se muestra en Figura 2.

Figura 2: Nucleosoma

El núcleo de las histonas está formado por un octámero de histonas, que se compone de una combinación de dos de los cuatro tipos de histonas, H2A, H2B, H3 y H4. Un tramo de ADN que tiene una longitud de 146 pares de bases se envuelve alrededor del núcleo de la histona en el nucleosoma. Esta envoltura forma aproximadamente 1.7 vueltas en el octámero de histonas. Luego, un quinto tipo de histona conocida como H1 se une al núcleo de la histona, lo que permite la envoltura de otros 20 pares de bases de ADN alrededor del núcleo de la histona. La estructura resultante es conocida como cromatosoma. Por lo tanto, un tramo de ADN de 166 pares de bases se envuelve alrededor de un cromatosoma. Miles de nucleosomas están unidos por estiramientos de ADN conocidos como ADN enlazador. El ADN enlazador consiste en 20 pares de bases. Esto forma largas cadenas de nucleosomas que dan las perlas en una estructura de cuerda debajo del microscopio. El empaquetamiento del ADN en nucleosomas acorta la longitud de la cadena de ADN en siete veces. El diámetro de la fibra de cromatina formada es de 20 nm. Sin embargo, la cromatina se enrolla más en una fibra de 30 nm, formando una estructura de orden superior.

El nucleosoma representa una bobina de ADN. Sirve como la unidad básica estructural y de repetición del cromosoma que genera las cuentas en la apariencia de una cuerda. Esto significa que un cromosoma se compone de Supercoils de ADN.  

Conclusión

El genoma de la mayoría de los organismos está formado por largas cadenas de nucleótidos, que deben empaquetarse en el núcleo. Las histonas son las proteínas asociadas que permiten el empaquetamiento compacto del ADN en el núcleo. Un pedazo de ADN se envuelve alrededor de un núcleo de histonas, produciendo una bobina de ADN conocida como nucleosoma. Como los cromosomas están formados por una serie de nucleosomas, se considera que tienen una naturaleza superenrollada en la estructura de un cromosoma..

Referencia:

1. Iftikhar, Jannat. "Papel de la histona en el empaquetamiento del ADN". LinkedIn SlideShare, 14 dic. 2013, disponible aquí.

Imagen de cortesía:

1. "Figura 04 03 05a" Por CNX OpenStax - (CC BY 4.0) a través de Commons Wikimedia
2. "Nucleosome" por corrector ortográfico asumido - trabajo propio asumido (basado en reclamaciones de derechos de autor) (dominio público) a través de Commons Wikimedia