Nuevos conocimientos sobre la estructura del centrómero

Investigadores dirigidos por la Universidad de Osaka utilizaron microscopía electrónica criogénica para analizar la estructura atómica de la región centromérica del cromosoma, esencial para la división celular. Una proteína llamada CENP-A marca el centrómero; los investigadores demostraron que durante la interfase, CENP-A se une a una proteína llamada KNL2 para mantener la ubicación del centrómero. Durante la mitosis, KNL2 es reemplazado por CENP-C, lo que permite la correcta formación del complejo cinetocoro para la división celular.

El material genético dentro de las células está organizado en estructuras llamadas cromosomas. El centrómero es esencial para la correcta división de los cromosomas a través de la interacción con los microtúbulos del huso cuando las células se dividen y crecen. Ahora, un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Osaka ha aclarado la estructura de la región centromérica en las células de pollo utilizando una técnica conocida como microscopía electrónica criogénica (crio-EM).

Cryo-EM congela las muestras rápidamente para preservarlas y estabilizarlas, y luego las visualiza usando colisiones con electrones para revelar su estructura. Un complejo de proteínas llamado «cinetocoro» se forma en la región centromérica, y esto es esencial para que las células se dividan correctamente. Los investigadores pudieron aclarar un cambio estructural en el cinetocoro a nivel atómico mediante el análisis crio-EM.

Cuando el ADN se condensa en cromosomas, se enrolla alrededor de un núcleo hecho de proteínas llamadas histonas para formar una estructura conocida como nucleosoma. Los nucleosomas en la región centromérica contienen una proteína histona variante llamada CENP-A, que especifica la ubicación del centrómero. Sin embargo, los mecanismos por los cuales CENP-A se deposita en los centrómeros para definir correctamente su ubicación eran desconocidos hasta ahora.

El equipo de investigación demostró que durante la mitosis, una proteína llamada CENP-C se une a CENP-A y actúa como andamio para otras proteínas cinetocoro. Sin embargo, durante la interfase (el momento en que la célula no se divide), una proteína diferente llamada KNL2 se une a los centrómeros. «KNL2 contiene un motivo similar a CENP-C y es un componente del complejo Mis18, un factor de licencia para la nueva deposición de CENP-A», explican los autores principales del estudio, Honghui Jiang y Mariko Ariyoshi.

El equipo reveló además que esta interacción entre KNL2 y el centrómero es necesaria para la nueva deposición de CENP-A durante la interfase, lo que a su vez ayuda a mantener la ubicación correcta del centrómero.

«También demostramos que CENP-C se fosforila durante la mitosis, y que CENP-C fosforilado excluye a KNL2 del complejo KNL2-CENP-A», explica el autor principal Tatsuo Fukagawa. Esto sugiere que KNL2 se une a CENP-A a través de la interfase, manteniendo la ubicación del centrómero hasta que una molécula de fosfato se une a CENP-C cuando las células alcanzan la mitosis. Luego, CENP-C se une preferentemente a CENP-A, lo que permite la formación del cinetocoro para la división celular.

Estos nuevos conocimientos sobre la estructura de la región centromérica resultarán invaluables para avanzar en el conocimiento de la división y el crecimiento celular. Las proteínas involucradas en la división celular y el cinetocoro son objetivos de los medicamentos contra el cáncer; por tanto, este trabajo también contribuirá al diseño de nuevos fármacos para enfermedades como el cáncer.

La investigación se publica en El Diario EMBO.