2. Arquitectura i histones: un desplegable en 3d

Més que un llibre d'instruccions, l'ADN funciona com un desplegable en tres dimensions. Constret en el nucli de les cèl·lules, s'empaqueta unint-se a les histones, un tipus de proteïnes sobre les quals s'enrotlla. Des de fa uns anys se sap que aquestes histones també pateixen modificacions químiques que condicionen la lectura de l'ADN, però encara s'està lluny de comprendre el codi íntegrament.

El grup de Carl Wu, professor a la Universitat Johns Hopkins de Baltimore, està desentranyant alguns d'aquests misteris. Per exemple, ha estudiat com la histona H2A.Z s'incorpora tant als enhancers com als promotors, llocs clau de la regulació gènica. Ho fa a través d'una proteïna anomenada SWR1, que hi ha el seu intercanvi per altres histones que ocupaven prèviament el seu lloc. Aquest viatge i aquest intercanvi semblen ser factors fonamentals a l'hora de controlar l'expressió dels gens.

Per la seva banda, el grup de Susan Gasser -directora de Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research a Basilea, Suïssa-utilitza uns cucs, els anomenats C. Elegans, per estudiar com es controlen la multitud d'elements repetitius que portem en el nostre genoma i que no donen lloc a proteïnes. El seu treball ha permès establir la importància d'un tipus de metilació en les histones de tipus H3 (H3K9) a l'hora de regular i reprimir la seva transcripció. Usant animals en els quals aquesta metilació es troba impedida han comprovat que, en la seva absència, "hi ha una desregulació general i una acumulació de múltiples danys a l'ADN".

El treball de Wendy Bickmore, professora a la MRC Human Genetics Unit d'Edimburg, ha demostrat que l'organització espacial dels cromosomes és també essencial, i que aquests tenen posicions preferides dins el nucli. Si bé moltes de les modificacions de les histones depenen dels anomenats complexos Polycomb (conjunts de proteïnes que catalitzen i coordinen les reaccions necessàries per afegir els diferents grups químics) part dels seus efectes no depenen directament d'aquestes modificacions, sinó de canvis que provoquen en la conformació espacial del DNA. D'aquí que truqui a aquests complexos "els teixidors mestres del genoma en 3D".

"Una cosa que sempre em va interessar va ser saber quins mecanismes són els que permeten a les cèl·lules mantenir la seva identitat", va confessar Amos Tanay, del departament de ciència computacional i matemàtiques aplicades a l'Institut Weizmann d'Israel. Les cèl·lules es divideixen, però d'alguna manera les filles recorden com eren abans de la divisió. "Hi ha diversos mecanismes que ho expliquen: un són les marques en l'ADN que es transmeten quan la cèl·lula es divideix, com la metilació. Però n'hi ha més, com la relació amb les cèl·lules veïnes, que ajuda a conformar i mantenir la identitat. I fins i tot la pròpia organització dels cromosomes dins del nucli és important". Les noves tècniques d'anàlisi trucades de "single-cell" (de cèl·lula única) han permès al seu grup estudiar l'arquitectura del genoma cel·lular al llarg de tot el seu cicle, com s'organitza en compartiments i com arriben a relacionar-se entre ells diferents cromosomes.