Ejercicio resuelto de Biología · 2024

Bloque 3: GENÉTICA MOLECULAR. Resuelva un problema del bloque 3.1 y conteste una pregunta del bloque 3.2 (3 puntos).

3.2. Conteste UNA de las tres preguntas siguientes (1,5 puntos).

3.2.3. Explique cómo afecta la estructura de la cromatina a la transcripción y describa dos mecanismos mediante los que se regula la estructura de la cromatina (1,5 puntos).

$\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mo}}\mathbf{\text{afecta}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{estructura}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{cromatina}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{transcripci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{describa}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{mecanismos}}\mathbf{\text{mediante}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{regula}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{estructura}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{cromatina}}\mathbf{\text{(1,5}}\mathbf{\text{puntos).}}$

La cromatina es el ADN asociado a histonas. Su unidad es el nucleosoma, un octámero de histonas alrededor del cual se enrollan unos ciento cuarenta y seis pares de bases; los nucleosomas se disponen como cuentas de un collar y esa fibra se pliega en niveles superiores de empaquetamiento.

Ese empaquetamiento determina la transcripción porque decide si el ADN es accesible o no. La ARN polimerasa y los factores de transcripción tienen que reconocer el promotor y unirse físicamente a él; si el ADN está enrollado sobre las histonas y compactado, esas secuencias quedan ocultas y el gen no puede transcribirse. Por eso la heterocromatina, muy condensada y localizada sobre todo en la periferia del núcleo, es transcripcionalmente inactiva, mientras que la eucromatina, laxa y descondensada, es la que contiene los genes que la célula está expresando. La regulación de la expresión génica en eucariotas empieza, en consecuencia, por el control del grado de condensación de la cromatina: descondensarla es el primer paso para activar un gen, y compactarla, la forma más eficaz de silenciarlo.

El primer mecanismo de regulación es la modificación covalente de las histonas, en concreto de sus colas amino-terminales, que sobresalen del nucleosoma. La acetilación, catalizada por las histona-acetiltransferasas, añade grupos acetilo a las lisinas y neutraliza su carga positiva; la histona pierde entonces afinidad por los grupos fosfato, cargados negativamente, del ADN, la cromatina se afloja y la transcripción se activa. La reacción inversa, la desacetilación por las histona-desacetilasas, compacta la cromatina y reprime la transcripción. Otras modificaciones de las colas, como la metilación, la fosforilación o la ubiquitinación, forman en conjunto el llamado código de histonas, que los complejos reguladores leen para activar o silenciar la región.

El segundo mecanismo es la metilación del ADN. Consiste en añadir grupos metilo a las citosinas situadas delante de una guanina, en las llamadas islas CpG, que abundan en los promotores. Las citosinas metiladas reclutan proteínas que atraen a su vez histona-desacetilasas y complejos condensadores, con lo que la cromatina se compacta y el gen queda silenciado de forma estable y heredable a través de las divisiones celulares. Es el mecanismo que subyace a fenómenos como la inactivación de uno de los dos cromosomas X en las hembras de mamífero o la impronta genómica.

También sería válido citar los complejos remodeladores dependientes de ATP, que desplazan o desmontan los nucleosomas y dejan al descubierto el promotor.

En conclusión, la estructura de la cromatina actúa como un interruptor físico de la transcripción, y la célula lo maneja modificando las histonas y metilando el ADN.