{"id":524481,"date":"2024-11-05T10:12:46","date_gmt":"2024-11-05T14:12:46","guid":{"rendered":"https:\/\/diarioelpopular.com\/?p=524481"},"modified":"2024-11-05T10:12:46","modified_gmt":"2024-11-05T14:12:46","slug":"estas-proteinas-han-estado-manejando-secretamente-nuestras-celulas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/diarioelpopular.com\/index.php\/2024\/11\/05\/estas-proteinas-han-estado-manejando-secretamente-nuestras-celulas\/","title":{"rendered":"Estas prote\u00ednas han estado manejando secretamente nuestras c\u00e9lulas"},"content":{"rendered":"
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La mayor\u00eda de las histonas de las formas de vida unicelulares llamadas arqueas no tienen cola o tienen una cola corta.\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Revista Knowable<\/p><\/div>\n

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– Los cient\u00edficos saben desde hace tiempo que las histonas enrollan el ADN y ayudan a regular los genes. Puede que hagan mucho m\u00e1s<\/em><\/h4>\n

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Cada segundo que respiramos, dormimos, comemos y hacemos nuestra vida, en nuestras c\u00e9lulas se producen millones de reacciones bioqu\u00edmicas. Entre el ajetreo de los intercambios qu\u00edmicos se encuentran los que adhieren (o retiran) peque\u00f1as mol\u00e9culas de carbono a las prote\u00ednas, las grasas y el ADN, entre otros. A\u00f1adir o quitar estas peque\u00f1as mol\u00e9culas es esencial para muchas reacciones que permiten a las c\u00e9lulas sobrevivir, crecer y dividirse.<\/p>\n

Quiz\u00e1 el objetivo m\u00e1s interesante y estudiado de estas adiciones y sustracciones se encuentre en el bullicioso n\u00facleo, donde varias enzimas a\u00f1aden o eliminan dos peque\u00f1as mol\u00e9culas \u2014grupos metilo y grupos acetilo\u2014 en las histonas, las bobinas de prote\u00edna alrededor de las cuales se enrolla nuestro ADN.<\/p>\n

Durante d\u00e9cadas, se pens\u00f3 que a\u00f1adir o eliminar grupos metilo o acetilo de las histonas era clave para determinar cu\u00e1ndo y d\u00f3nde\u00a0se activan los genes<\/a>.<\/p>\n

Pero cada vez hay m\u00e1s pruebas de que esto es solo una parte de la historia. Aunque a\u00f1adir grupos metilo y acetilo a las histonas est\u00e1 estrechamente relacionado con la actividad de genes cercanos en algunos lugares del genoma, en muchas otras regiones no tiene ning\u00fan efecto. Esto sugiere que regular la actividad de los genes no es la \u00fanica funci\u00f3n de estos adornos de las histonas \u2014quiz\u00e1 ni siquiera la principal\u2014.<\/p>\n

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Las prote\u00ednas histonas de las c\u00e9lulas complejas se denominan H2A, H2B, H3 y H4.Revista Knowable<\/p><\/div>

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De hecho, las nuevas investigaciones sugieren que estas modificaciones de las histonas desempe\u00f1an papeles clave en los procesos bioqu\u00edmicos de la c\u00e9lula \u2014 su metabolismo\u2014, funcionando como una forma de que la c\u00e9lula se ocupe de las peque\u00f1as mol\u00e9culas de carbono que se producen durante las reacciones bioqu\u00edmicas.<\/p>\n

Los investigadores proponen que, en el caso de los grupos acetilo (formados por dos carbonos, tres hidr\u00f3genos y un ox\u00edgeno), las histonas sirven como una especie de banco o repositorio al que la c\u00e9lula puede recurrir cuando necesita m\u00e1s acetilos para las reacciones qu\u00edmicas.<\/p>\n

Y en el caso de los grupos metilo (un \u00e1tomo de carbono y tres hidr\u00f3genos), sugieren que las\u00a0histonas sirven como sumideros<\/a>, donde se pueden depositar los metilos para que no entorpezcan las reacciones qu\u00edmicas. Sin este sumidero, muchas mol\u00e9culas que necesitan perder un grupo metilo para pasar al siguiente paso de una ruta bioqu\u00edmica se atascan, causando problemas a la c\u00e9lula.<\/p>\n

Antes se consideraba que las histonas eran un mero andamiaje estructural para los genes: algo que pod\u00eda\u00a0mantener en orden los densos pliegues de cadenas de ADN<\/a>. Luego se consider\u00f3 que interven\u00edan en el control de los genes \u2014 facilitando o bloqueando el desdoblamiento del ADN que permite que se copie\u2014. Ahora, si la nueva investigaci\u00f3n da sus frutos, tambi\u00e9n se demostrar\u00e1 que est\u00e1n profundamente entrelazadas con el funcionamiento metab\u00f3lico de las c\u00e9lulas.<\/p>\n

Seg\u00fan los cient\u00edficos, esto podr\u00eda ayudar a desvelar c\u00f3mo y por qu\u00e9 evolucionaron las histonas.<\/p>\n

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Las c\u00e9lulas necesitan lugares donde depositar los grupos metilo \u2014un sumidero de metilo\u2014 para que el metabolismo no se atasque.Revista Knowable<\/p><\/div>

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Tiempos de abundancia<\/h3>\n

Hace m\u00e1s de una d\u00e9cada,\u00a0Benjamin Tu<\/a>, bioqu\u00edmico de la UT Southwestern, cultivaba c\u00e9lulas de levadura en su laboratorio cuando vio algo interesante: la\u00a0actividad de m\u00e1s de mil genes oscilaba en funci\u00f3n de la cantidad de ox\u00edgeno que consum\u00edan las c\u00e9lulas<\/a>. La actividad de los genes y la actividad metab\u00f3lica cambiaban de forma coordinada.<\/p>\n

Tu tambi\u00e9n observ\u00f3 que cuando los genes implicados en el crecimiento celular alcanzaban su m\u00e1xima actividad, esto coincid\u00eda con un elevado n\u00famero de grupos acetilo adheridos a sus histonas. Y cuando los genes se silenciaban en la siguiente fase del ciclo celular, los grupos acetilo desaparec\u00edan. \u201cFue muy emocionante\u201d, afirma Tu.<\/p>\n

Fue emocionante porque los grupos acetilo son producidos por la\u00a0mitocondria<\/a>, el org\u00e1nulo generador de energ\u00eda de la c\u00e9lula. La c\u00e9lula utiliza los grupos acetilo para producir mol\u00e9culas como los \u00e1cidos grasos, que se emplean como fuente de energ\u00eda o para construir las membranas celulares. Lo que parec\u00eda estar ocurriendo era que los acetilos serv\u00edan de\u00a0se\u00f1al de la mitocondria al n\u00facleo celular de que eran tiempos de abundancia<\/a>, con mucha energ\u00eda y bloques de construcci\u00f3n qu\u00edmicos disponibles. Al adherirse a las histonas, aumentaban la actividad de los genes implicados en el crecimiento celular. Despu\u00e9s de todo, tiene sentido crecer y dividirse en \u00e9pocas de abundancia.<\/p>\n

Tu tambi\u00e9n vio indicios de que los acetilos de las histonas tambi\u00e9n pod\u00edan actuar como un banco \u2014 una fuente de energ\u00eda a la que la c\u00e9lula pod\u00eda recurrir en \u00e9pocas de vacas flacas\u2014. Observ\u00f3 que, cuando las c\u00e9lulas pasaban hambre, disminu\u00eda la cantidad de una importante sustancia qu\u00edmica llamada acetil-CoA, fundamental en la generaci\u00f3n de energ\u00eda. Para producir energ\u00eda, las c\u00e9lulas consum\u00edan los grupos acetilo que se hab\u00edan desprendido de las histonas. Los grupos acetilo que quedaban se reorganizaban\u00a0para activar genes que produjeran m\u00e1s acetil-CoA<\/a>.<\/p>\n

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Esta ilustraci\u00f3n muestra un modelo del movimiento de los grupos acetilo en diferentes condiciones celulares.Revista Knowable<\/p><\/div>

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Otros trabajos del grupo de Tu sugieren que las histonas pueden desempe\u00f1ar un papel a\u00fan m\u00e1s central en las rutas metab\u00f3licas, esta vez en relaci\u00f3n con los grupos metilo. De nuevo en la levadura, los cient\u00edficos estudiaron una sustancia qu\u00edmica que transporta grupos metilo, cuyo nombre abreviado es SAM. Cuando la SAM cede un grupo metilo, se convierte en una sustancia qu\u00edmica necesaria para producir el amino\u00e1cido ciste\u00edna. Pero cuando la c\u00e9lula no tiene un lugar al que ceder sus grupos metilo, se produce muy poca ciste\u00edna, lo que afecta a la capacidad de crecimiento de la c\u00e9lula. Las histonas act\u00faan como receptoras de grupos metilo.<\/p>\n

Mantener el metabolismo en marcha<\/h3>\n

M\u00e1s pruebas de la funci\u00f3n metab\u00f3lica de las histonas provienen de un estudio de 2023 en el que el bioqu\u00edmico de la Universidad de Oxford\u00a0Peter Sarkies<\/a>\u00a0y su colega\u00a0Marcos Francisco P\u00e9rez<\/a>\u00a0examinaron toda una serie de enzimas diferentes que a\u00f1aden grupos metilo a las histonas.<\/p>\n

Cada enzima a\u00f1ade grupos metilo en un lugar \u00fanico de la histona, una parte flexible llamada cola de la histona. Dependiendo de d\u00f3nde se a\u00f1adan los metilos, el efecto puede asociarse a una actividad g\u00e9nica activada, a una actividad g\u00e9nica suprimida o a ning\u00fan cambio en absoluto. Sarkies razon\u00f3 que, si lo que se pretende es eliminar los grupos metilo para que el metabolismo pueda seguir su curso, lo que importa es la suma de la actividad de todas estas enzimas \u2014y no la de una enzima concreta o un efecto particular sobre un gen cercano\u2014.<\/p>\n

Esto es exactamente lo que observ\u00f3 su equipo cuando\u00a0examin\u00f3 varias l\u00edneas celulares de c\u00e1ncer<\/a>. Cada l\u00ednea celular hab\u00eda elevado o reducido la actividad de distintas combinaciones de esas enzimas metilantes, de modo que pod\u00edan depositar grupos metilo en las histonas para apartarlas y mantener el metabolismo a buen ritmo.<\/p>\n

Los cient\u00edficos tambi\u00e9n descubrieron que muchas de las enzimas metilantes estaban bajo la influencia de un gen llamado\u00a0Rb,<\/i>\u00a0conocido por su papel en la supresi\u00f3n del c\u00e1ncer (suele estar mutado en las c\u00e9lulas cancerosas).<\/i>\u00a0Esto sugiri\u00f3 a Sarkies que\u00a0Rb\u00a0<\/i>desempe\u00f1a un papel central en el aumento o la disminuci\u00f3n de la velocidad a la que se depositan los grupos metilo en las histonas y, por tanto, en la regulaci\u00f3n de las v\u00edas bioqu\u00edmicas y el crecimiento.<\/p>\n

\u201cLo que descubrimos es que la c\u00e9lula utiliza la metilaci\u00f3n de las histonas no solo para regular los genes, sino tambi\u00e9n el metabolismo\u201d, afirma Sarkies.<\/p>\n

M\u00e1s posibilidades<\/h3>\n

Los investigadores tambi\u00e9n han aprendido recientemente que las histonas a veces pueden implicarse en otros aspectos de la bioqu\u00edmica celular. En un estudio publicado en 2017, el equipo del bi\u00f3logo de la cromatina\u00a0Marcus Buschbeck<\/a>, del Instituto de Investigaci\u00f3n contra la Leucemia Josep Carreras de Barcelona, demostr\u00f3 que un tipo de histona llamada macroH2A1.1\u00a0puede ayudar a preservar una sustancia qu\u00edmica llamada NAD+<\/a>, que es esencial en muchas reacciones bioqu\u00edmicas. Esto deja m\u00e1s NAD+ a disposici\u00f3n de las mitocondrias generadoras de energ\u00eda.<\/p>\n

El equipo del bioqu\u00edmico\u00a0Siavash Kurdistani<\/a>, de la Universidad de California en Los \u00c1ngeles, demostr\u00f3 en 2020 que\u00a0las histonas funcionan como enzimas<\/a>\u00a0que convierten los iones de cobre oxidados (Cu2+) en iones de cobre reducidos (Cu1+). Los iones de cobre reducidos son la forma que necesita la mitocondria para producir energ\u00eda. Estos iones habr\u00edan sido dif\u00edciles de conseguir en los albores de la evoluci\u00f3n de las c\u00e9lulas eucariotas complejas, como la nuestra, porque el cobre se oxidaba a medida que aumentaban los niveles de ox\u00edgeno en la atm\u00f3sfera.<\/p>\n

A medida que descubren este v\u00ednculo entre histonas y metabolismo, los investigadores tambi\u00e9n especulan sobre c\u00f3mo surgi\u00f3 la relaci\u00f3n.<\/p>\n

Observan que en los microbios llamados arqueas \u2014 a partir de los cuales se cree que evolucionaron las c\u00e9lulas eucariotas\u2014 existe una gran variedad de histonas. Pero muy pocas de ellas tienen las colas flexibles que tienen nuestras propias histonas, en las que se colocan las marcas de metilo y acetilo. Por eso, los cient\u00edficos est\u00e1n interesados en saber c\u00f3mo funcionaban las histonas en nuestros antepasados arqueas.<\/p>\n

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La mayor\u00eda de las histonas de las formas de vida unicelulares llamadas arqueas no tienen cola o tienen una cola corta.Revista Knowable<\/p><\/div>

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Se barajan diversas posibilidades. Kurdistani sugiere que el primer papel de las histonas arqueas podr\u00eda haber sido producir esos preciados iones de cobre reducidos. El bi\u00f3logo de la cromatina\u00a0Tobias Warnecke<\/a>, del Imperial College de Londres, que estudia la evoluci\u00f3n de las histonas en las\u00a0arqueas<\/a>, sugiere que las histonas arqueas podr\u00edan ayudar a\u00a0evitar que el ADN se rompiera en los entornos extremos en los que viven las arqueas, como el calor intenso<\/a>. Las histonas tambi\u00e9n podr\u00edan haber protegido el ADN de las arqueas de los virus que intentaban insertarse en \u00e9l, a\u00f1ade Warnecke.<\/p>\n

M\u00e1s tarde, tras la aparici\u00f3n del ancestro de los eucariotas actuales hace unos 1.500 millones de a\u00f1os, las histonas evolucionaron hacia colas m\u00e1s largas que se modificaron qu\u00edmicamente de diversas formas, entre ellas con grupos acetilo y metilo. Seg\u00fan Tu, es posible que tales modificaciones surgieran para gestionar los metabolitos producidos por las mitocondrias en aquellos primeros eucariotas. Algunas sustancias qu\u00edmicas producidas en las mitocondrias son muy reactivas y podr\u00edan adherirse espont\u00e1neamente \u2014 y da\u00f1ar\u2014 mol\u00e9culas importantes como el ADN. Tal vez la c\u00e9lula desarroll\u00f3 enzimas para eliminar estas peque\u00f1as mol\u00e9culas de carbono de los lugares donde podr\u00edan ser perjudiciales y pegarlas en su lugar en lugares como las colas de las histonas, donde no causar\u00edan ning\u00fan da\u00f1o.<\/p>\n

M\u00e1s tarde, la c\u00e9lula podr\u00eda haber pasado a depender de estas modificaciones de las histonas para su regulaci\u00f3n metab\u00f3lica.<\/p>\n

\u00bfY m\u00e1s tarde a\u00fan? La historia de la evoluci\u00f3n de las histonas parece ser una historia de reutilizaci\u00f3n. Si las c\u00e9lulas se toparon primero con una forma de regular su metabolismo con histonas, dice Sarkies, un proceso similar podr\u00eda haber llevado a utilizarlas para controlar los genes. En el caso de las histonas, sugiere, \u201cla regulaci\u00f3n metab\u00f3lica es m\u00e1s fundamental que la regulaci\u00f3n g\u00e9nica\u201d.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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