Fibra de cromatina

Qué es la fibra de cromatina y contexto histórico

Cromatina proviene del griego χρῶμα (chrōma, color), nombre que Walther Flemming le dio en 1879 porque el material del núcleo se teñía intensamente con colorantes básicos. Décadas después, la microscopía electrónica reveló que la cromatina no era una masa amorfa, sino un filamento organizado en unidades repetitivas. Roger Kornberg propuso en 1974 el modelo del nucleosoma, y a partir de ahí se fue definiendo la estructura jerárquica del ADN: primero la fibra de 10 nm (collar de cuentas), luego la de 30 nm y, finalmente, los niveles superiores de plegamiento que conducen al cromosoma metafásico.

Del nucleosoma a la fibra de 30 nm

Cada nucleosoma 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 en casi dos vueltas. Entre un nucleosoma y el siguiente queda un tramo de ADN espaciador cuya longitud varía según la especie y el tipo celular, generalmente entre 20 y 80 pares de bases. El conjunto forma la fibra de 10 a 11 nm, descrita habitualmente como un «collar de perlas» visible al microscopio electrónico cuando la cromatina se descompacta experimentalmente.

Para pasar al siguiente nivel de empaquetamiento interviene la histona H1, una proteína enlazadora que no forma parte del octámero central. H1 se une al ADN que entra y sale del nucleosoma, modificando el ángulo de salida del filamento y facilitando que los nucleosomas se aproximen. El resultado es una fibra más gruesa, de unos 30 nm de diámetro, que compacta el ADN unas 40 veces respecto a su longitud extendida.

Modelos estructurales en discusión

La organización interna de la fibra de 30 nm ha sido objeto de debate durante décadas. Dos modelos principales compiten desde los años ochenta. El modelo del solenoide propone que los nucleosomas se disponen en una hélice levógira regular, con seis a siete nucleosomas por vuelta. El modelo en zigzag sostiene que nucleosomas alternos se apilan de modo que el ADN espaciador cruza el interior de la fibra en lugar de seguir su perímetro.

Estudios recientes con técnicas de captura de conformación cromosómica y microscopía crioelectrónica han matizado la visión clásica. Varios grupos de investigación plantean que, in vivo, la fibra de 30 nm no existe como estructura estática y uniforme, sino que la cromatina adopta configuraciones más desordenadas, con transiciones dinámicas entre estados de mayor o menor compactación según la actividad transcripcional de cada región del genoma. La eucromatina, transcripcionalmente activa, tendería a mantenerse en el estado de 10 nm, mientras que la heterocromatina alcanzaría niveles de compactación equivalentes o superiores a los 30 nm.

Preguntas frecuentes

¿Fibra de cromatina y cromosoma son lo mismo?

No. La fibra de cromatina es el filamento continuo de ADN empaquetado con histonas. El cromosoma metafásico es el resultado de varios niveles adicionales de plegamiento por encima de la fibra de 30 nm, con participación de proteínas como las condensinas. La relación de compactación total del ADN en un cromosoma metafásico se estima en torno a 10 000 veces.

¿Qué ocurre con la fibra de cromatina cuando un gen se va a transcribir?

La cromatina de esa región se descondensa. Complejos de remodelación dependientes de ATP desplazan o reestructuran nucleosomas, y modificaciones químicas en las colas de las histonas (acetilación, metilación) alteran la afinidad del ADN por el octámero. El resultado es que la maquinaria de transcripción puede acceder al molde de ADN.

¿Se puede formar la fibra de 30 nm sin la histona H1?

Los experimentos in vitro sugieren que difícilmente: sin H1, los nucleosomas no se compactan de forma regular. Pero la situación in vivo es más compleja. Organismos modelo en los que se han eliminado parcialmente las variantes de H1 sobreviven con alteraciones en la estructura global de la cromatina, lo que sugiere que H1 no es el único factor implicado en la compactación.

Referencias

1. Atlas de Histología Vegetal y Animal. Cromosomas: estructura y empaquetamiento. Universidad de Vigo. https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/ampliaciones/8-cromosomas.php
2. Wikipedia en español. Cromatina. https://es.wikipedia.org/wiki/Cromatina
3. Atlas de Genética y Citogenética en Oncología y Hematología. Cromatina. https://atlasgeneticsoncology.org/teaching/209065/cromatina
4. Wikipedia en español. Nucleosoma. https://es.wikipedia.org/wiki/Nucleosoma