Equivalencia funcional de las histonas en la organización y regulación del genoma eucariota

Abstract

[ES]El genoma de las células eucariotas se condensa en el núcleo en forma de cromatina, siendo el nucleosoma la unidad básica de empaquetamiento. El octámero de histonas es el conjunto de proteínas estructurales que, junto con el DNA, forman los nucleosomas. Las histonas son indispensables para la correcta compactación de la cromatina. Están altamente conservadas a lo largo de la evolución y cada una suele estar codificada por varios genes, lo que pone de manifiesto su relevancia en la organización del genoma. Además, tienen un papel fundamental en la epigenética de las células. En algunas levaduras como Saccharomyces cerevisiae o Schizosaccharomyces pombe, los genes de las histonas se organizan en el genoma en forma de parejas divergentes. Esta circunstancia planteó la posibilidad de que las distintas copias fueran funcionalmente equivalentes. Por ello, hemos estudiado en S. pombe el efecto de las deleciones sencillas y dobles de histonas y de pares H3-H4, comprobando que, a medida que vamos delecionando genes, las consecuencias sobre la organización de los nucleosomas, el crecimiento o la expresión génica se ven fuertemente incrementadas. Esto nos lleva a pensar que todas las copias son necesarias para el correcto funcionamiento celular, y que no se comportan ni se regulan de la misma manera a pesar de codificar para las mismas proteínas. Por otro lado, hace algunos años se describió en nuestro laboratorio la existencia de una “huella” o signature nucleosómica, que representa un patrón de distribución de los nucleótidos específico en cada especie, capaz de dirigir el posicionamiento de los nucleosomas. Dado que las secuencias que posicionan nucleosomas en una especie no lo hacen cuando se introducen en el genoma de otra, nos preguntamos si un organismo podría vivir con las histonas de otro, y para comprobarlo realizamos sustituciones de algunas histonas por las de otros organismos próximos a nivel evolutivo, como S. octosporus y S. japonicus, y más alejados, como H. sapiens. Los resultados que hemos obtenido nos indican que la célula se ve afectada incluso ante cambios mínimos en la secuencia de las proteínas y que, en consecuencia, las histonas no parecen ser funcionalmente equivalentes, incluso entre especies del mismo género. Por último, y siguiendo la línea de algunos de los resultados obtenidos en los análisis de expresión diferencial de las cepas utilizadas en este trabajo, quisimos determinar si la epigenética de las células estaba afectada por las mutaciones en las histonas. Valoramos de manera específica la metilación en regiones heterocromáticas, que se reduce tanto en los mutantes de deleción como en los de intercambio, en los primeros por la reducción en la cantidad de histonas y en los segundos como consecuencia del cambio de proteínas. Esta reducción provoca la expresión de regiones silenciadas que conduce a la inestabilidad genómica.