Revelando los misterios de la estructura del genoma en el núcleo de la célula humana usando una simulación computacional 3D

Un equipo de investigadores de la Universidad de Nagoya en Japón ha creado una simulación computacional tridimensional del proceso de formación de la estructura del genoma en el núcleo de la célula humana. Esperan que el modelo contribuya a la comprensión de los mecanismos de regulación celular y de las enfermedades, como el cáncer, que dañan el genoma.

La estructura tridimensional del genoma juega un papel vital en la regulación de las funciones del ADN de las células animales y vegetales porque afecta su lectura y replicación. Shin Fujishiro y Masaki Sasai, profesor emérito del Departamento de Ciencias de Sistemas Complejos de la Facultad de Informática de la Universidad de Nagoya, construyeron un modelo 3D mediante el análisis del genoma completo de las células humanas. Utilizaron este modelo como plataforma para investigar la relación entre la estructura, la dinámica y las funciones del genoma humano. Los resultados se informaron en la edición en línea del procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

«La organización espacial del ADN y su movimiento dinámico en las células son cruciales para comprender las funciones celulares», explica el profesor Sasai. «Los investigadores han dedicado un esfuerzo considerable a explicar la organización del ADN en las células mediante el desarrollo de varios métodos experimentales, incluidas tecnologías bioquímicas y microscópicas, pero ahora se requiere una imagen unificada. Nuestra investigación presenta el primer modelo computacional que puede analizar cuantitativamente varios datos del genoma completo de células humanas de forma consolidada».

Para ayudar a comprender el proceso, los investigadores investigaron la cromatina. La cromatina es una mezcla de ADN con proteínas que existen en las células como una forma de mantener el ADN compacto. De acuerdo con su modelo, la cromatina se distribuye de manera desigual y durante el proceso de despliegue que ocurre durante la división celular, las fuerzas repulsivas entre las cadenas de cromatina inducen a que se separen. Esta misma fuerza también separa la cromatina en compartimentos activos e inactivos en los núcleos. Los investigadores encontraron que su mecanismo propuesto aclaró los hallazgos bioquímicos y microscópicos de estudios previos.

El profesor Sasai agrega: «Nuestro modelo proporciona una herramienta indispensable y una perspectiva original en biología celular. A partir del modelo computacional desarrollado en esta investigación, podemos determinar cómo las perturbaciones en las células afectan la dinámica y la organización del genoma. También podemos investigar cómo las células enfermas, incluidas «varias células cancerosas, afectan el genoma. Nos permite analizar más profundamente la relación entre la estructura del genoma y la regulación de la transcripción. El modelo desarrollado en esta investigación proporciona una herramienta fundamental y un nuevo punto de vista en biología celular».