Un velcro pel DNA

nucleosome.jpg El DNA que tenim al nucli de les nostres cèl·lules és com un fil tremendament prim (uns pocs àtoms de gruix), però increïblement llarg (Un parell de metres per cada cèl·lula). Amb aquestes dimensions és evident que per ficar-lo dins una cèl·lula, cal empaquetar-lo de manera molt eficient. Això es fa a diferents nivells.

Per començar, el DNA no està lliure sense més sinó que es troba unit a unes proteïnes anomenades histones. Aquestes histones tenen forma cilíndrica i la cadena de DNA dóna una parell de voltes a cada histona, de manera que la seva longitud ja quedarà reduïda a menys de la meitat. El DNA embolicant les histones es plega sobre si mateix en espiral, i aquesta espiral torna a plegar-se alguna vegada més, com si fos un solenoide, fins que es formen les estructures anomenades cromosomes.

Normalment el DNA no està tant plegat sinó que el trobem en forma del fil de nucleòtids unit a les histones. Però això genera un problema. El DNA s’ha de copiar a RNA per després fabricar proteïnes, però això és impossible mentre la cadena estigui unida a la histona. Primer cal que es desenganxi per permetre que la maquinaria enzimàtica s’uneixi a la doble hèlix i faci la seva feina. I això, la cèl·lula ho ha resolt amb un sistema ben elegant.

La primera cosa que cal entendre és com s’ho fa el DNA per mantenir-se enganxat a aquestes proteïnes. La histona és una proteïna rica en aminoàcids que presenten càrrega positiva, com la  lisina i l’arginina. En canvi, el DNA té un bon grapat de grups fosfat carregats negativament. Les càrregues negatives del DNA s’atreuen amb les positives de la histona i tots dos es queden enganxats. Un sistema ben senzill.

Aleshores, quan toca que el DNA es repliqui  o es tradueixi a RNA, cal trobar la manera de separar-los. I d’això se n’encarreguen uns enzims anomenats acetiltransferases. El que fan és unir (transferir) grups acetil a la histona. Aquests grups tenen càrrega negativa, de manera que la superfície de la histona, que fins aleshores era positiva i molt atractiva pel DNA, passa a tenir càrrega negativa. I com que  les càrregues iguals es repelen, el DNA se separa de la histona i ja es pot transcriure sense problemes.

Una vegada enllestida la feina arriba un segon grup d’enzims anomenats desacetilases que treuen els grups acetil de la histona. Així recupera la seva càrrega positiva i el DNA s’hi torna a enganxar. Un sistema senzill basat només en atraccions i repulsions electrostàtiques. Naturalment, a partir d’aquí s’ha anat veient que hi ha molts més detalls que regulen el sistema i que fan moltes més coses, però la essència principal manté la seva elegància.

Farmacològicament també són molt interessants. Si poguéssim bloquejar la funció dels enzims que acetilen i desacetilen les histones de les cèl·lules tumorals, podríem matar les cèl·lules amb facilitat. El problema és, com sempre, fer-ho sense afectar les cèl·lules sanes.

La feina de les histones sembla molt important. Qualsevol problema i el DNA no funcionarà correctament. Potser per això són unes de les proteïnes més estables que hi ha al llarg de la evolució. Pràcticament no hi ha diferències entre les histones d’animals i de plantes. Dels 102 aminoàcids, només n’hi ha dos de diferents entre la histona H4 dels pèsols i la de les vedelles.

I és que si una cosa és molt important i funciona correctament, el millor és no tocar-la gaire.

8 comentaris

  • vacacega

    31/01/2011 19:48

    Ep! Ara que rellegeixo veig que vaig fer un “petit” error: vaig dir “el carbonil es converteix en alcohol”, quan hauria de ser un “enol”. Tot i que vaja, la forma enol no és la forma final, ja que l’equilibri està fortament desplaçat cap a la forma “ceto”. Ço es, que recuperes el carbonil i penges el nucleòfil en el carboni beta.

  • Brian

    30/01/2011 14:19

    Pels que som llecs en la matèria cadascuna d’aquestes descobertes ens deixa més astorats. Que els cromosomes es puguin desembolicar i tornar a embolicar sense fer-se un garbuix és quelcom que sempre m’ha meravellat. Per no parlar del plegament de les proteïnes, sempre igual, i no aleatòriament com em suggeriria el meu sentit comú.

  • Daniel Closa

    30/01/2011 1:11

    Estoooo. És exactament això :-D

  • vacacega

    29/01/2011 22:58

    Júlia, els compostos carbonílics alpha-beta insaturats són dels més senzills. Només has de recordar dues coses: 1) que l’hidrogen del carboni alpha és àcid; 2) que l’atac nucleòfil es dóna al carboni beta, i el carbonil es converteix en alcohol. Amb això, tens tota la química explicada :P

  • Daniel Closa

    28/01/2011 23:54

    Júlia. Compostos carbonílics alfa-beta-insaturats… buf quina mandra. M’ho apunto, però no se si arribarà a temps per l’examen. Que hauria de repassar molt la química de segon. :D

    SM. Si! Una gran notícia. Hi ha cèl·lules que esdevenen tumorals quan la seva HDA comença a fer el tonto. Aleshores inhibir-la és una bona estratègia (encara que què t’he d’explicar a tu…)

    Manel Ros. Home! Estrictament no tenia raó (o no gaire), però el mecanisme que proposava si que es pot aplicar a camps en el que d’alguna manera si que en tindria. L’epigenètica és un dels temes fascinants que està cada vegada més en el punt de mira.

  • Manel Ros i Calsina

    28/01/2011 21:40

    Tot això està relacionat amb l’epigenoma, oi? Ens podríes explicar que és l’herència epigenètica? Lamark tenia raó??

  • SM

    28/01/2011 19:16

    Curiosament els inhibidors de les HDAC, tot i ser inespecífics, estan tenint resultats prometedors en cèl·lules canceroses. Els misteris del cos humà…

  • Júlia

    28/01/2011 18:02

    Si a la facultat hi haguessin Centpeus enlloc de professors… Que ràpid acabaríem la carrera! Quina senzillesa, la biologia molecular, si l’expliques tu…!

    Aviat tinc examen de química orgànica… Ens podries parlar de les reaccions dels compostos carbonílics alfa-beta-insaturats… Què hi dius? :P