Qué es la cromatina
En cuanto a la definición de cromatina en biología, se refiere a la forma en que se presenta el ADN en el núcleo celular. Su función es organizar el ADN de tal manera que pueda contenerse dentro del núcleo de la célula. En ella se encuentra toda la información genética requerida para que los orgánulos celulares puedan realizar el duplicado y síntesis de proteínas. También tiene la capacidad de conservar y transferir los datos genéticos encerrados en el ADN.
Historia de la cromatina
Esta sustancia fue descubierta en el año 1880 gracias a Walther Flemming, científico que le dio tal nombre, a causa de su afición por los colorantes. Sin embargo, las historias de Flemming fueron descubiertas cuatro años más tarde, por el investigador Albrecht Kossel. Con respecto a los avances que se realizaron en la determinación de la estructura de la cromatina fueron muy escasos, no fue sino hasta la década de 1970, cuando se pudieron hacer las primeras observaciones de fibras de cromatina gracias a la ya establecida microscopía electrónica, lo que dio a conocer la existencia del nucleosoma, siendo esta última la unidad de base de la cromatina, cuya estructura fue detallada de forma más explícita por medio de la cristalografía de rayos X en el año 1997.
Tipos de cromatina
Se clasifica en dos tipos: la eucromatina y la heterocromatina. Las unidades básicas que componen a la cromatina son los nucleosomas, los cuales se encuentran formados por aproximadamente 146 pares de bases de longitud, que están a su vez asociados a un complejo específico de ocho histonas nucleosomales. Se detallan los tipos a continuación:
Heterocromatina
- Es la expresión más compacta de esta sustancia, no altera su nivel de compactación a lo largo del ciclo celular.
- Consiste en secuencias de ADN altamente repetitivas e inactivas que no se replican y forman el centrómero del cromosoma.
- Su función es proteger la integridad cromosómica debido a su compactación densa y regular con los genes.
Se puede identificar con un microscopio óptico con un color oscuro debido a su densidad. La heterocromatina se divide en dos grupos:
Constitutivo
Parece altamente condensado por secuencias repetitivas en todos los tipos de células y no se puede transcribir ya que no contiene información genética. Son los centrómeros y telómeros de todos los cromosomas que no expresan su ADN.
Opcional o Facultativa
Es diferente en los distintos tipos de células, solo se condensa en ciertas células o períodos específicos del desarrollo celular, como el corpúsculo Barr, que se forma porque la heterocromatina opcional tiene regiones activas que pueden transcribirse en ciertas circunstancias y características. También incluye ADN satelital.
Eucromatina
- La eucromatina es la parte que permanece en un estado menos condensado que la heterocromatina y se distribuye por todo el núcleo durante el ciclo celular.
- Representa la forma activa de cromatina en la que se transcribe el material genético. Su estado menos condensado y su capacidad de cambiar dinámicamente hace posible la transcripción.
- No toda se transcribe, sin embargo, el resto generalmente se convierte en heterocromatina para compactar y proteger la información genética.
- Su estructura es similar a un collar de perlas, donde cada perla representa un nucleosoma compuesto por ocho proteínas llamadas histonas, alrededor de ellas hay pares de ADN.
- A diferencia de la heterocromatina, la compactación en la eucromatina es lo suficientemente baja como para permitir el acceso al material genético.
- En las pruebas de laboratorio, esta se puede identificar con un microscopio óptico, ya que su estructura está más separada y está impregnada de un color claro.
- En las células procariotas, es la única forma de cromatina presente, esto puede deberse al hecho de que la estructura de la heterocromatina evolucionó años después.
Función e importancia de la cromatina
Su función es proporcionar la información genética necesaria para que los orgánulos celulares puedan llevar a cabo la transcripción y síntesis de proteínas. Igualmente transmiten y preservan la información genética contenida en el ADN, duplicando el ADN en la reproducción celular.
Además, esta sustancia también está presente en el mundo animal. Por ejemplo, en la célula animal cromatina, la cromatina sexual se forma como una masa condensada de cromatina en el núcleo de interfase, la cual representa un cromosoma X inactivado que sobrepase la cifra uno en el núcleo de los mamíferos. Esto también se conoce como corpúsculo de Barr.
Esta juega un papel regulador fundamental en la expresión génica. Los diferentes estados de compactación pueden asociarse (aunque no sin ambigüedades) con el grado de transcripción exhibido por los genes encontrados en estas áreas. La cromatina es, fuertemente represiva para la transcripción, ya que la asociación del ADN con diferentes proteínas complica el procesamiento de las distintas ARN polimerasas. Por lo tanto, hay una variedad de máquinas de remodelación de cromatina y de modificación de histonas.
Actualmente existe lo que se conoce como un «código de histona«. Las diferentes histonas pueden sufrir modificaciones postraduccionales, como metilación, acetilación, fosforilación, generalmente administradas en residuos de lisina o arginina. La acetilación se asocia con la activación de la transcripción, ya que cuando una lisina se acetila, la carga positiva general de histona disminuye, por lo que tiene una menor afinidad por el ADN (que tiene carga negativa).
En consecuencia, el ADN está menos unido, permitiendo así el acceso por la maquinaria transcripcional. En contraste, la metilación está asociada con la represión transcripcional y una unión más fuerte de ADN-histona (aunque esto no siempre es cierto). Por ejemplo, en la levadura S. pombe, la metilación en el residuo de lisina 9 de la histona 3 está afiliada con la represión de la transcripción en heterocromatina, en cambio la metilación en el residuo de lisina 4 promueve la expresión génica.
Las enzimas que llevan a cabo las funciones de las modificaciones de histonas son las histonas acetilasas y desacetilasas, y las histonas metilasas y desmetilasas, que forman diferentes familias cuyos miembros son responsables de modificar un residuo particular de la larga cola de las histonas.
Además de las modificaciones de las histonas, también hay máquinas de remodelación de cromatina, como SAGA, que se encargan de reposicionar los nucleosomas, ya sea desplazándolos, rotándolos o incluso desarmándolos parcialmente, eliminando algunas de las histonas constituyentes nucleosoma y luego devolverlos. En general, las máquinas de remodelación de cromatina son esenciales para el proceso de transcripción en eucariotas, ya que permiten el acceso y la procesividad de las polimerasas.
Otra forma de marcar la cromatina como «inactiva» puede ocurrir a nivel de metilación del ADN, en las citosinas que pertenecen a los dinucleótidos CpG. En general, el ADN y la metilación de la cromatina son procesos sinérgicos, ya que, por ejemplo, cuando el ADN está metilado, existen enzimas metilantes de histonas que pueden reconocer citosinas metiladas e histonas metiladas. De manera similar, las enzimas que metilan ADN pueden reconocer histonas metiladas y, por lo tanto, continúan la metilación a nivel de ADN.
