Cómo meter dos metros de ADN en 0,01 milímetros

La estructura tridimensional del genoma humano desvelada hoy confirma que es el mejor contorsionista que existe. El estudio explica cómo su doble hélice de ADN, que estirada tendría dos metros, se pliega sobre sí misma hasta caber en el núcleo de una célula, que tiene un diámetro 100 veces menor que un milímetro, señala uno de los autores del estudio, publicado en Science.

Lo hace imitando una figura semigeométrica que los matemáticos conocen como un fractal. En concreto, el genoma completo que contiene cada célula se retuerce sobre sí mismo formando un "glóbulo fractal" que permite comprimir una información genética millones de veces mayor que la de un chip de ordenador.

"La naturaleza ha ideado una solución elegantísima para almacenar información en una estructura superdensa, pero sin nudos", comenta el investigador del Instituto Broad, Eric Lander, uno de los coordinadores del estudio. En él también han participado expertos de Harvard, del Instituto Tecnológico de Massachusetts y de la Universidad de ese mismo Estado.

Aunque desde hace décadas se sabe que el ADN tiene una estructura de doble hélice, nadie sabía cómo esta se organiza dentro de las células. La estructura actual difiere de la propuesta por muchos investigadores en estudios anteriores, señala Lander. Consistía en el "glóbulo del equilibrio", que era problemática pues se producirían muchos nudos en el genoma, añade. Estos nudos podrían dificultar que la célula sea capaz de leer su propio genoma, realizar sus funciones y seguir viva.

La teoría del glóbulo fractal se postuló hace 20 años, pero nunca se había observado en el laboratorio.

El estudio también detalla otro orden superior por encima del fractal globular. Según sus autores, el núcleo de una célula parece guardar el genoma en dos compartimentos separados, pero complementarios. Uno contiene los genes más activos, mientras que otro guarda el ADN que no está en uso. El contenido de estos dos cajones celulares está en continuo tránsito. Los cromosomas entran y salen de ellos muchas veces a medida que se los necesita.

"Las células separan de forma muy ingeniosa los genes más activos"

"Las células separan de forma muy ingeniosa los genes más activos y los mantienen a mano", explica Job Dekker, otro de los autores del trabajo. Esto facilita que los genes adecuados estén cerca de las proteínas y otras moléculas con las que necesitan interactuar, detalla el científico.

Los investigadores han podido confirmar la estructura tridimensional del genoma gracias a una nueva tecnología de lectura genética llamada Hi-C. Por un lado, permite estudiar las regiones de ADN cercanas a los genes. También descompone el genoma en millones de piezas que están muy cerca unas de otras y después determina cómo encajan en un todo.

"Hicimos un rompecabezas tridimensional y, después, con nuestro ordenador, lo conseguimos solucionar", concluye otro de los autores.