Cromatina

Qué es la cromatina

Walther Flemming, citólogo de la Universidad de Kiel, observó en 1879 que el interior del núcleo celular contenía una sustancia que absorbía con intensidad los colorantes de anilina. La llamó Chromatin, del griego χρῶμα (chrôma, "color"), porque lo que primero llamó la atención fue, precisamente, su capacidad de teñirse. Aquella sustancia resultó ser la mezcla íntima de ácido desoxirribonucleico y proteínas que hoy conocemos con el mismo nombre.

El ADN humano, si se desenrollase y se dispusiera en línea recta, mediría alrededor de 1,8 metros por célula. Caben aquí dos metros de fibra en un núcleo de apenas 6 a 10 micrómetros gracias a varios niveles sucesivos de plegamiento, cada uno sostenido por proteínas específicas. La cromatina no es, por tanto, una masa estática: cambia de conformación a lo largo del ciclo celular y responde a señales que activan o silencian regiones concretas del genoma.

Nucleosoma, histonas y niveles de compactación

La unidad repetitiva de la cromatina es el nucleosoma, descrito en 1974 por Don y Ada Olins. Consiste en un octámero de histonas (dos copias de H2A, H2B, H3 y H4) alrededor del cual se enrollan aproximadamente 146 pares de bases de ADN, dando casi dos vueltas completas. Entre un nucleosoma y el siguiente hay un tramo de ADN espaciador, de longitud variable, que confiere cierta flexibilidad a la fibra. Vista al microscopio electrónico, esa primera organización recuerda un collar de perlas.

A partir de ahí, el grado de compactación aumenta. Una quinta histona, la H1, se une al ADN de entrada y salida de cada nucleosoma y favorece el enrollamiento de la fibra en una estructura helicoidal de unos 30 nanómetros de diámetro (el llamado solenoide, aunque su geometría exacta sigue siendo objeto de debate entre los laboratorios de biofísica). Niveles adicionales de plegamiento, mediados ya por proteínas de andamiaje no histonas como la condensina y la topoisomerasa II, terminan de comprimir el material genético hasta dar lugar al cromosoma metafásico, que representa el grado máximo de condensación.

Eucromatina y heterocromatina

Cuando una célula no se está dividiendo (interfase), la cromatina adopta dos estados visibles al microscopio. Las zonas claras corresponden a la eucromatina, que se encuentra poco condensada y es transcripcionalmente activa: los genes situados en estas regiones están accesibles para la maquinaria de transcripción. Las zonas oscuras, más densamente empaquetadas, constituyen la heterocromatina. Emil Heitz introdujo ambos términos en 1928, a partir del contraste de tinción que observaba en los núcleos.

Dentro de la heterocromatina se distinguen dos categorías. La constitutiva permanece condensada en todos los tipos celulares y en todas las fases del ciclo; corresponde a secuencias repetitivas como las de los centrómeros y los telómeros. La facultativa, en cambio, puede pasar de un estado a otro según las necesidades de la célula. El ejemplo más conocido de heterocromatina facultativa es el cromosoma X inactivo de las células femeninas de los mamíferos, visible como un corpúsculo denso adosado a la cara interna de la envoltura nuclear y conocido como cromatina sexual.

Modificaciones epigenéticas y regulación

Las histonas poseen unas colas de aminoácidos que sobresalen del nucleosoma y pueden recibir marcas químicas: acetilaciones, metilaciones, fosforilaciones, ubiquitinaciones. Cada marca altera la interacción entre la histona y el ADN, aflojando o comprimiendo localmente la cromatina. La acetilación de lisinas en la histona H3, por ejemplo, reduce la carga positiva de la cola, debilita la unión con el ADN (cargado negativamente) y favorece la apertura de la cromatina para la transcripción. El proceso inverso, la desacetilación, compacta la fibra y silencia genes.

El conjunto de estas marcas sobre las histonas y sobre el propio ADN (metilación de citosinas) se conoce como epigenoma. No cambia la secuencia de nucleótidos, pero sí determina qué partes del genoma se leen en cada tipo celular y en cada momento del desarrollo. Una neurona y un hepatocito contienen el mismo ADN; lo que varía es el patrón de cromatina abierta y cerrada.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra cromatina?

Del alemán Chromatin, acuñado por Walther Flemming en 1879. La raíz es el griego χρῶμα (chrôma), "color", porque la sustancia del núcleo captaba con avidez los colorantes de anilina usados en los laboratorios de histología de la época.

¿Cromatina y cromosoma son lo mismo?

No exactamente, aunque están hechos de la misma materia. La cromatina es la fibra continua de ADN y proteínas tal como existe en el núcleo durante la interfase. El cromosoma es la forma máximamente condensada que adopta esa fibra cuando la célula entra en división. Podría decirse que el cromosoma es cromatina empaquetada al máximo.

¿Qué diferencia hay entre eucromatina y heterocromatina?

La eucromatina está poco condensada y contiene los genes activos de la célula. La heterocromatina se encuentra más compactada y, en general, es transcripcionalmente silente. Dentro de la heterocromatina, la constitutiva es permanente (centrómeros, telómeros), mientras que la facultativa puede revertirse según las señales que reciba la célula.

¿Por qué importa la cromatina en medicina?

Porque las alteraciones en la estructura de la cromatina pueden activar genes que deberían estar silenciados o silenciar genes necesarios, y ambas situaciones se han relacionado con procesos tumorales y con enfermedades del desarrollo. Los fármacos que modifican las marcas epigenéticas de las histonas ya se emplean en oncología.

Referencias

1. Real Academia Española. Cromatina. Diccionario de la lengua española.
2. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. ¿Qué es un cromosoma?. MedlinePlus Genetics en español.
3. Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI). Histona. Glosario de genética.
4. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Genes. MedlinePlus enciclopedia médica.