Ejercicio resuelto de Estructura · Biología · Cantabria · 2021

Represente y explique —mediante dibujos claros y ordenados— los diferentes niveles de la compactación de la cromatina en una célula humana, partiendo del nucleosoma hasta el cromosoma metafásico. Indique las diferentes partes del nucleosoma. [1,25 puntos]

$\textbf{Represente y explique —mediante dibujos claros y ordenados— los diferentes niveles de la compactación de la cromatina en una célula humana, partiendo del nucleosoma hasta el cromosoma metafásico. Indique las diferentes partes del nucleosoma. [1,25 puntos]}$

El problema que resuelve la compactación es de escala: una célula humana contiene unos dos metros de ADN repartidos en 46 cromosomas, y todo eso tiene que caber en un núcleo de unas cinco micras de diámetro. El factor de compactación necesario es de unas diez mil veces, y se consigue en niveles sucesivos, cada uno construido sobre el anterior.



NIVEL 1: LA DOBLE HÉLICE DE ADN, de 2 nanómetros de diámetro. Es el ADN desnudo, sin proteínas asociadas. Es el punto de partida, aunque en el núcleo nunca se encuentra así.

NIVEL 2: EL COLLAR DE PERLAS o fibra de 11 nanómetros. El ADN se asocia a las histonas formando NUCLEOSOMAS, que se suceden a lo largo de la molécula unidos por tramos de ADN libre. Al microscopio electrónico tiene el aspecto de un collar de cuentas. La compactación alcanzada es de unas siete veces.

NIVEL 3: LA FIBRA DE 30 NANÓMETROS o SOLENOIDE. El collar de perlas se enrolla en una hélice de seis nucleosomas por vuelta, estabilizada por la histona H1, que une entre sí los nucleosomas contiguos. Es la forma habitual de la cromatina durante la interfase, y la compactación llega a unas cuarenta veces.

NIVEL 4: LOS DOMINIOS EN BUCLES o fibra de 300 nanómetros. El solenoide forma bucles radiales de unos cuarenta o cien kilobases, anclados por su base a un armazón o andamio de proteínas no histónicas. Cada bucle constituye una unidad funcional de transcripción.

NIVEL 5: LA CROMÁTIDA de 700 nanómetros. La fibra de bucles se enrolla a su vez en espiral, formando una fibra mucho más gruesa.

NIVEL 6: EL CROMOSOMA METAFÁSICO, de unos 1400 nanómetros. Las dos cromátidas hermanas, ya condensadas al máximo, quedan unidas por el centrómero. Es la forma en que el ADN se presenta durante la división celular, y la única en que resulta visible al microscopio óptico. La compactación total es de unas diez mil veces.

PARTES DEL NUCLEOSOMA. El nucleosoma es la unidad estructural básica de la cromatina y consta de tres piezas:

EL OCTÁMERO DE HISTONAS, un cilindro proteico formado por DOS copias de cada una de las histonas H2A, H2B, H3 y H4. Las histonas son proteínas pequeñas y muy BÁSICAS, ricas en lisina y arginina, cuyas numerosas cargas positivas se unen electrostáticamente a los grupos fosfato, negativos, del ADN. Esa atracción es lo que mantiene el ADN enrollado.

EL ADN NUCLEOSÓMICO, un tramo de unos 146 PARES DE BASES que da CASI DOS VUELTAS —1,75 exactamente— alrededor del octámero.

EL ADN ESPACIADOR o de unión, el tramo de entre 20 y 80 pares de bases que conecta un nucleosoma con el siguiente y que queda libre entre ellos.

A ellos se añade la HISTONA H1, que no forma parte del octámero: se sitúa por fuera, sujetando el ADN a la entrada y a la salida del nucleosoma, y es la responsable de que el collar de perlas pueda enrollarse en el solenoide.

Merece la pena cerrar con la razón funcional de todo esto, porque la compactación no es solo un problema de espacio. Que el ADN esté empaquetado permite REPARTIRLO sin enredarlo ni romperlo cuando la célula se divide: los cromosomas metafásicos son unidades compactas que el huso puede manejar. Y, sobre todo, REGULA LA EXPRESIÓN GÉNICA: la cromatina no está igual de condensada en todas partes. La EUCROMATINA, laxa, es accesible a la ARN polimerasa y sus genes se transcriben; la HETEROCROMATINA, muy condensada, es inaccesible y sus genes están silenciados. Modificando químicamente las colas de las histonas —por acetilación, metilación o fosforilación— la célula abre o cierra regiones concretas y decide qué genes expresa. El grado de empaquetamiento es, por tanto, un nivel de control genético en sí mismo.