La cromatina se compone especialmente de ADN y proteínas.
La cromatina es una estructura compleja compuesta principalmente de ADN (Ácido desoxirribonucleico), proteínas histonas y no histonas (las proteínas estructurales de la cromatina), que constituye el material genético dentro del núcleo celular. Su función principal es empaquetar el ADN en un volumen más pequeño para que quepa dentro del núcleo de la célula y regular el acceso al material genético durante procesos como la replicación del ADN, la transcripción y la reparación del ADN. La cromatina puede estar en diferentes estados de condensación, dependiendo de las necesidades, y puede influir en la expresión génica y la función celular.
Temas
ResumenEstructura
La cromatina presenta una estructura altamente dinámica y compleja que varía según las necesidades y estados fisiológicos de la célula.
Existen dos principales estados de la cromatina: la eucromatina y la heterocromatina. La eucromatina es un estado menos compacto y más accesible del ADN. Este último está menos densamente empaquetado alrededor de las histonas, lo que facilita el acceso de las proteínas reguladoras y los complejos de transcripción a los genes, y está asociado con la expresión génica.
La heterocromatina es un estado más densamente empaquetado del ADN, el cual está fuertemente asociado con proteínas y altamente compactado, lo que dificulta el acceso de los factores de transcripción a los genes. La heterocromatina se asocia generalmente con la represión de la expresión génica y puede dividirse en constitutiva y facultativa, según su persistencia y función específica en la célula.
El dominio de la cromatina comprende las regiones específicas del núcleo celular que muestran una organización tridimensional particular y características funcionales específicas. Puede ser visualizado mediante técnicas de microscopía y estudios de localización de ADN. Los dominios de la cromatina pueden estar asociados con la regulación de la expresión génica, la organización del núcleo, la segregación de cromosomas y otros procesos celulares. Contribuyen a la organización espacial y funcional del genoma en el núcleo, lo que es fundamental para la integridad y la función celular adecuada.
Histonas
Las histonas son proteínas altamente básicas que se encuentran en el núcleo de las células eucariotas y están involucradas en el empaquetamiento del ADN en la cromatina. Hay cinco tipos principales de histonas: H1, H2A, H2B, H3 y H4. Éstas se ensamblan junto con el ADN para formar las unidades estructurales básicas de la cromatina, conocidas como nucleosomas.
Cada nucleosoma consta de un octámero de histonas, compuesto por dos copias de cada H2A, H2B, H3 y H4, alrededor del cual se enrolla el ADN. La H1 se encuentra asociada con el ADN que sale y entra del octámero, ayudando a estabilizar la estructura.
Las histonas desempeñan un papel crucial en la regulación génica. Las modificaciones postraduccionales, como la acetilación, metilación, fosforilación y ubiquitinación, pueden alterar la estructura de la cromatina y, por lo tanto, influir en la accesibilidad del ADN y la expresión génica. Por ejemplo, la acetilación de histonas generalmente se asocia con la apertura de la cromatina y la activación de la transcripción génica, mientras que la metilación puede tener efectos variables dependiendo de su grado y del residuo de histona modificado.
El código de histonas es el patrón específico de modificaciones postraduccionales que puede influir en la actividad génica. Éste es interpretado por proteínas lectoras de histonas, que reconocen las modificaciones específicas y reclutan otras para regular la expresión génica.
Además, existe más de una isoforma de histonas, que son variantes de las histonas generadas por procesamiento alternativo del ARN mensajero o por modificaciones postraduccionales. Pueden tener funciones específicas en la regulación de la estructura de la cromatina y la actividad génica en diferentes contextos celulares o condiciones fisiológicas.
A pesar de ser procesos opuestos, la metilación y la desmetilación del ADN se complementan para diversas funciones esenciales.
Metilación y desmetilación
La metilación del ADN es un proceso epigenético que implica la adición de grupos metilo (-CH3) a las bases nitrogenadas del ADN, principalmente en citosinas. Esta modificación química es catalizada por enzimas llamadas ADN metiltransferasas. La metilación del ADN juega un papel crucial en la regulación de la expresión génica, la diferenciación celular, el desarrollo embrionario, la impronta genómica y la estabilidad del genoma.
La metilación del ADN generalmente se asocia con la represión de la expresión génica cuando ocurre en regiones promotoras de genes. La presencia allí de grupos metilo puede interferir con la unión de factores de transcripción y reclutar proteínas represoras que inhiben la transcripción génica. Por otro lado, la metilación del ADN fuera de los promotores, como los cuerpos de los genes, puede tener un efecto activador o represor en la regulación génica, dependiendo del contexto celular y de la ubicación específica de los sitios de metilación.
La desmetilación del ADN es el proceso opuesto, en el que los grupos metilo son removidos del ADN. Puede ocurrir de manera pasiva, durante la replicación, o de manera activa, mediante la acción de enzimas desmetilasas. Éstas pueden actuar directamente sobre las bases metiladas o eliminar los grupos metilo a través de mecanismos de reparación.
La dinámica de la metilación y la desmetilación del ADN es crucial para la regulación de la expresión génica y para mantener la plasticidad celular en respuesta a señales ambientales y fisiológicas. Los cambios en los patrones de metilación están implicados en una variedad de enfermedades humanas, incluyendo el cáncer y los trastornos neurodegenerativos, y representan un área importante de investigación en biología y medicina.
El ácido ribonucleico es una molécula similar al ADN.
RNA
En el contexto de la cromatina, el RNA (ácido ribonucleico) juega un papel fundamental en la regulación de la expresión génica y la función celular. Se trata de una molécula similar al ADN, pero con algunas diferencias importantes en su estructura y función.
La RNA polimerasa es una enzima clave que transcribe el ADN en RNA. Se une al ADN en una región específica llamada promotor, y sintetiza una molécula complementaria de RNA, utilizando una de las cadenas de ADN como molde. Esta molécula recién sintetizada se conoce como RNA mensajero (mRNA).
El mRNA lleva la información genética desde el ADN en el núcleo hasta los ribosomas en el citoplasma, donde se traduce en proteínas durante el proceso de traducción. Es clave para la síntesis de proteínas y determina cuáles se producirán en una célula en particular en un momento dado.
Además del mRNA, existen otros tipos que desempeñan roles específicos en la célula. Por ejemplo, el RNA de transferencia (tRNA) es responsable de llevar los aminoácidos correctos al ribosoma mientras se sintetizan las proteínas. Cada tRNA se une a un aminoácido específico en un extremo y tiene un anticodón complementario al codón en el mRNA, lo que permite que se empareje con la secuencia correcta durante la traducción.
El RNA ribosomal (rRNA) es un componente esencial de los ribosomas, que son los complejos celulares responsables de la síntesis de proteínas. Forma parte de la estructura de los ribosomas y ayuda a facilitar la unión entre el mRNA y los tRNA a lo largo de la traducción.
Por último, el RNA de interferencia (RNAi) regula la expresión génica mediante la inhibición de la traducción o la degradación de mRNA específicos. Desempeña un papel importante en la defensa celular contra los virus durante el desarrollo y la homeostasis celular.
Publicado por 
