El genoma del plancton unicelular, conocido como dinoflagelados, está organizado de una manera increíblemente extraña e inusual, según una nueva investigación.
por la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah
Los hallazgos sientan las bases para una mayor investigación de estos importantes organismos marinos y amplían drásticamente nuestra imagen de cómo puede verse un genoma eucariota.
Investigadores de KAUST, EE. UU. Y Alemania han investigado la organización genómica del dinoflagelado simbionte de coral Symbiodinium microadriaticum. El genoma de S. microadriaticum ya se había secuenciado y ensamblado en segmentos conocidos como andamios, pero carecía de un ensamblaje a nivel cromosómico.
El equipo utilizó una técnica conocida como Hi-C para detectar interacciones en la cromatina del dinoflagelado, la combinación de ADN y proteína que forma un cromosoma. Al analizar estas interacciones, pudieron descubrir cómo los andamios estaban conectados entre sí en cromosomas , dándoles una visión de la organización espacial y estructural del genoma.
Un hallazgo sorprendente fue que los genes del genoma tendían a organizarse en bloques unidireccionales alternos. «Eso es muy, muy diferente a lo que ves en otros organismos», dice Octavio Salazar, un Ph.D. alumno del grupo de Manuel Aranda en KAUST y uno de los autores principales del estudio. La orientación de los genes en un cromosoma suele ser aleatoria. En este caso, sin embargo, los genes se orientaron consistentemente en un sentido y luego en otro, y los límites entre los bloques se muestran claramente en los datos de interacción de la cromatina.
«La naturaleza puede funcionar de una manera completamente diferente de lo que pensamos».
Esta organización también se refleja en la estructura tridimensional del genoma, que según el equipo comprende cromosomas en forma de bastón que se pliegan en dominios estructurales en los límites donde convergen los bloques de genes. Aún más intrigante, esta estructura parece depender de la actividad transcripcional. Cuando los investigadores trataron las células con una sustancia química que bloquea la transcripción de genes , los dominios estructurales desaparecieron.
Este vínculo inusual es consistente con otro hecho extraño acerca de los dinoflagelados: tienen muy pocos factores de transcripción en su genoma y no parecen responder a los cambios ambientales alterando la expresión génica. Pueden usar la dosis de genes para controlar la expresión y adaptarse al entorno perdiendo o ganando cromosomas o quizás mediante modificaciones estructurales epigenéticas. Los investigadores planean explorar todas estas preguntas.
Otra cuestión abierta es el origen de esta excepcional estructura del genoma. Los dinoflagelados producen muy pocas histonas, las proteínas utilizadas por otros eucariotas para estructurar su ADN, en lugar de utilizar proteínas virales incorporadas a su genoma hace mucho tiempo. La extraordinaria estructura del genoma y la regulación genética pueden ser una consecuencia de cómo funcionan estas proteínas virales, pero eso está por confirmar.
El genoma del dinoflagelado desafía las expectativas y los dogmas construidos a partir del estudio de otros eucariotas. «Demuestra que la naturaleza puede funcionar de una manera completamente diferente de lo que pensábamos», dice Salazar. «Hay tantas posibilidades de lo que podría haber sucedido a medida que evolucionaba la vida».
