Un estudio descubre la función de las proteínas de heterocromatina en la expresión de genes en diferentes tejidos

Un estudio colaborativo entre el grupo de Marta Artal de la Universidad Pablo de Olavide y Peter Askjaer de CSIC, realizado en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo CABD, ha analizado el perfil de unión de las dos variantes de HP1, HPL-1 y HPL-2, del organismo modelo Caenorhabditis elegans. Esta investigación ha concluido que HPL-1 y HPL-2 comparten sitios de unión a la cromatina, pero también tienen sitios de unión exclusivos, y que, además, su patrón de unión varía dependiendo del tejido.

Marta Artal comenta que «uno de los mecanismos más importantes que utilizan las células para regular la expresión de su genoma se denomina modificación epigenética». Se trata de una compleja serie de cambios químicos en el ADN y en las proteínas que ayudan a organizar las moléculas de ADN en largas fibras denominadas cromatina. Diferentes clases de proteínas conocidas como «escritoras», «lectoras» y «borradoras» se encargan de establecer e interpretar el estado epigenético de la cromatina. Los dos estados principales de la cromatina son la eucromatina y la heterocromatina, que se caracterizan por una expresión génica activa e inactiva, respectivamente.

De izquierda a derecha: Peter Askjaer, Patricia de la Cruz y Marta Artal, la primera autora y los autores senior del proyecto. Imagen: Ana Bastos-CSIC.

Para el correcto funcionamiento de una célula, los genes de una gran fracción del genoma deben mantenerse inactivos o silenciados en un momento dado. Esto se consigue induciendo el estado de heterocromatina. Peter Askjaer explica que «entre los muchos «lectores», la mayoría de los animales, incluidos los humanos, expresan 2 o 3 variantes de la proteína 1 de la heterocromatina (HP1)». Las HP1 suelen unirse a modificaciones epigenéticas específicas para garantizar el silenciamiento de los genes de esta región del genoma. Sin embargo, se desconoce el papel exacto de las distintas variantes de HP1 y, en algunas circunstancias, la unión de HP1 también puede activar la expresión génica, es decir, la producción de las proteínas, codificadas en estos genes, que llevarán a cabo una función en la célula en un momento determinado, ya sea del desarrollo o como respuesta a situaciones de estrés.

La primera autora, Patricia de la Cruz, explica que «el uso de C. elegans en este estudio ha permitido la comparación de la cromatina de distintos tejidos durante el desarrollo y el envejecimiento». HPL-1 y HPL-2 son bastante similares, y el estudio confirmó que ambas proteínas prefieren interactuar con la heterocromatina silenciosa. No obstante, el estudio reveló que las dos proteínas se unen a muchas regiones diferentes del genoma. Además, al comparar la interacción de la HPL-2 con el genoma en células intestinales y cutáneas se encontraron regiones tanto compartidas como únicas en los dos tejidos. Los investigadores concluyen que las variantes individuales de HP1 han evolucionado para cumplir funciones específicas, manteniendo al mismo tiempo cierta redundancia para garantizar la estabilidad del desarrollo.

Este avance puede conducir a próximas investigaciones que determinarán la relevancia de las proteínas HP1 en la regulación de la expresión génica tanto durante el envejecimiento como en respuesta a estrés en los diferentes tejidos.

Referencia:

Patricia de la Cruz-Ruiz and others, ‘Tissue-specific chromatin-binding patterns of Caenorhabditis elegans heterochromatin proteins HPL-1 and HPL-2 reveal differential roles in the regulation of gene expression’, Genetics, Volume 224, Issue 3, July 2023, iyad081, https://doi.org/10.1093/genetics/iyad081