Biologia-celula-90

Vista previa del material en texto

BIOLOGÍA CELULAR76
ponden a los octámeros de histonas y el DNA enrollado
alrededor, dando algo menos de dos vueltas (146 pares
de bases). El doble helicoide del DNA abandona el octá-
mero seguidamente para formar el filamento de cone-
xión con el siguiente octámero (40-80 pares de bases).
Así resulta la fibra de cromatina de 10 nm. Esta unidad
repetitiva de unos 200 pares de bases se ha demostrado
en células de organismos muy diferentes, por lo que re-
presenta una característica constante.
La estructura del octámero es como sigue: cada una
de las cuatro histonas nucleosómicas (H2A, H2B, H3 y
H4) presenta un extremo extendido (rico en aminoáci-
dos cargados positivamente, como lisina y arginina),
por el que se une al DNA, y otro extremo más compacto
por el que se une al extremo compacto de las otras tres
histonas (Fig. 3.3). Así pues, cada tetrámero tiene una
región central (la unión de los cuatro extremos compac-
tos de las histonas) y cuatro «colas» (los cuatro extre-
mos distendidos) de unión al DNA. Alrededor de cada
tetrámero se dispone una vuelta del doble helicoide de
DNA. La unión de ambos tetrámeros forma el nucleoso-
ma completo. Los octámeros son una unidad fija, esto
es, no se desplazan por la cadena.
Esta fibra de 10 nm o cadena de nucleosomas co-
rresponde a la cromatina totalmente desespiralizada,
tal como se encuentra en el momento de actividad fun-
cional, es decir, en la replicación o en la transcripción
(Figs. 3.4.B y 3.4.C). Pero cuando se une a ella la histo-
na H1, la cadena de nucleosomas se pliega y los octá-
meros se acercan, quedando enmascarada su configu-
ración globular y dando lugar a la fibra de 25 nm que
constituye una unidad de empaquetamiento de la cro-
matina (Fig. 3.5.A). Este plegamiento se ha explicado
de diversos modos. Según el modelo en superbolas de
Hozier, los nucleosomas se organizarían en masas es-
féricas de 20-25 nm de diámetro que se superpondrían
unas a otras. Según el modelo del solenoide, de Finch
y Klug, el nucleofilamento soleinoidal presentaría un
enrollamiento helicoidal en el que cada vuelta tendría
6 nucleosomas, es decir, cada uno de ellos habría gira-
do 60° respecto al anterior en la cadena. Este punto de
vista es el más admitido. Cada H1 presenta una región
globular central y dos extremos (carboxilo y amino).
No se conoce el ensamblaje de estas histonas H1 a la
fibra de cromatina. Parece que el glóbulo se une al oc-
támero y los brazos conectan con los octámeros adya-
centes. Se cree que cada H1 se adosa en la base de ca-
da nucleosoma. Esta unión del nucleosoma y la H1 se
ha denominado cromatosoma (Fig. 3.5.B). La cabeza
de cada H1 conectaría con la cola de la siguiente H1.
La asimetría de esta molécula confiere una polaridad,
lo que determinará una orientación respecto a los ex-
tremos 5’ y 3’ del DNA.
En la organización del DNA no sólo intervienen las
histonas sino, además, proteínas no histónicas poco co-
nocidas, como las ya mencionadas nucleoplasmina y N1. 
Algunas regiones del DNA (de hasta algunos miles
de nucleótidos) carecen de nucleosomas. Esto se ha
puesto de manifiesto utilizando la enzima nucleasa mi-
crococal, que destruye el DNA que se extiende entre los
octámeros de histonas, dejando inalterado el que se en-
rolla sobre el octámero. Estas regiones carentes de nu-
En el núcleo de los espermatozoides de muchas es-
pecies las histonas son parcial o totalmente sustituidas
por otras proteínas llamadas protaminas, de menor pe-
so molecular que las histonas (4 kDa).
LA CROMATINA INTERFÁSICA
ORGANIZACIÓN DEL DNA Y LAS PROTEÍNAS 
EN LA INTERFASE 
La estructura fina de la cromatina en la interfase resulta
bastante difícil de precisar. El examen de cortes de célu-
las con el microscopio electrónico añade poca informa-
ción a la proporcionada por el microscopio óptico. La
cromatina sigue siendo una masa densa en la que es di-
fícil apreciar una organización. Lo más que podía hacer-
se en los primeros tiempos de la microscopía electrónica
era medir el diámetro de las fibrillas en la eucromatina y
tratar de relacionar estos valores con los del doble heli-
coide de DNA (2.5 nm) (Fig. 3.2). Los dos tipos de fibrillas
más constantes que aparecían en los cortes medían alre-
dedor de 10 nm y de 25 nm de diámetro, respectivamen-
te. Estos datos fueron confirmados posteriormente em-
pleando cromosomas o cromatina interfásica in toto en
vez de cortes (Fig. 3.4.A). Esta técnica consiste en disper-
sar la cromatina en una interfase aire-agua, donde las
fuerzas de tensión superficial separan las fibras. Para im-
pedir la fragmentación causada por la desecación, se re-
emplazó el agua por CO2 líquido (a gran presión). A tem-
peraturas superiores a la crítica para el CO2 (31 °C), éste
pasa a gas sin cambios de volumen. Siguiendo esta téc-
nica, Du Praw (1970) pudo estudiar núcleos de embrio-
nes de abeja, en cuyos poros nucleares se veían termi-
nar fibras de cromatina. A partir de estas observaciones
se pensó que la cromatina (o cromosoma interfásico) de-
bía estar constituida por un largo helicoide de DNA que,
al asociarse a las proteínas, principalmente histonas, for-
maría una fibra de unos 10 nm de diámetro; pero, a su
vez, esta fibra sufriría una serie de plegamientos dando
lugar a la fibra de 20-25 nm. Finalmente, plegamientos
ulteriores más complejos llevarían a la formación de fi-
bras más gruesas, de diámetros variables.
La dificultad del estudio residía en explicar cómo se
dispone el doble helicoide de 2.5 nm y su relación con
las proteínas para formar primero la fibra de 10 nm y,
después, la de 25 nm. Un paso importante para superar
esta dificultad fue el descubrimiento de la estructura y
organización de las histonas a partir de los estudios de
Kornberg, Noll, Olins y otros investigadores, desde 1974.
Estos investigadores desarrollaron una técnica que con-
siste en inducir la tumefacción de los núcleos hasta pro-
ducir la ruptura de la envoltura nuclear y la dispersión de
la cromatina, que es teñida con contraste negativo o
sombreado metálico. Con esta técnica, se observa que
las fibras de cromatina presentan una secuencia de gló-
bulos de unos 10 nm de diámetro, separados unos 14 nm
entre sí, y unidos por un filamento de DNA de unos 
2.5 nm. La imagen es como la de un collar de perlas. A
los glóbulos se los denominó nucleosomas y a la hilera
de cuentas, cadena de nucleosomas o nucleofilamento
(Fig. 3.4.B y 3.4.C). Los nucleosomas o glóbulos corres-
03 PANIAGUA BIOLOGIA 3 03 29/11/06 12:53 Página 76