Las especies de algas vitales para la vigor de los arrecifes de coral podrían ayudar a aclarar los principios de la ordenamiento genómica de todos los organismos.
Un nuevo trabajo de un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Stanford, incluidos Arthur Grossman y Tingting Xiang de Carnegie, desvela un misterio de larga data sobre la relación entre la forma y la función en el material genético de un grupo heterogéneo de algas llamadas dinoflagelados.
Sus resultados, publicados en Genética de la naturaleza, tienen implicaciones para la comprensión de los principios de organización genómica de todos los organismos.
Los dinoflagelados comprenden más de 2.000 especies de plancton marino y de agua dulce, muchas de las cuales son fotosintéticas y algunas también ingieren otros organismos como alimento. Desempeñan una amplia variedad de funciones en diversos ecosistemas, incluidos los entornos extremos, y los humanos los conocen predominantemente como la causa de las «mareas rojas» tóxicas y la fuente de la mayor parte de la bioluminiscencia oceánica.
Algunos dinoflagelados fotosintéticos también son cruciales para la salud de los arrecifes de coral. Estas algas son absorbidas por células de coral individuales y forman relaciones mutuamente beneficiosas a través de las cuales se intercambian nutrientes. El calentamiento del océano y la contaminación pueden hacer que esta relación entre las algas y el animal se rompa, dando como resultado corales fantasmales blancos «blanqueados» que están en riesgo de morir de hambre, lo que podría conducir a la muerte de los ecosistemas marinos.
«Al igual que los animales y las plantas, los dinoflagelados son organismos eucariotas complejos y evolutivamente interesantes porque su material genético está empaquetado de una manera única entre los organismos con una arquitectura celular compleja», dijo el autor principal Georgi Marinov de la Universidad de Stanford.
Una característica distintiva de los eucariotas es que su ADN está alojado dentro de un núcleo dentro de cada célula y está organizado como unidades separadas llamadas cromosomas. Además, en la mayoría de los eucariotas, los segmentos de ADN se envuelven alrededor de un complejo de proteínas en forma de espiral llamado nucleosoma. Se cree que esta organización es anterior al ancestro común de todos los eucariotas. Ayuda a condensar el material genético en un espacio pequeño y a controlar el acceso al ADN y la forma en que los genes codificados en él se activan para dirigir las funciones fisiológicas de la célula.
«Por el contrario, aunque los dinoflagelados son eucariotas, su genoma no está empaquetado como nucleosomas, sino que parece estar condensado permanentemente y existir en un estado de cristal líquido», explicó Grossman. «Todavía tenemos mucho que aprender acerca de cómo la arquitectura del genoma afecta la función del genoma en todos los eucariotas; por lo tanto, el empaquetado ‘ajustado’ único del ADN dinoflagelado puede ayudarnos a comprender las similitudes y diferencias en los principios de organización entre genomas de eucariotas».
Para investigar esta pregunta, el equipo de investigación, que también incluyó a Alexandro E. Trevino de Stanford, Anshul Kundaje y William J. Greenleaf, utilizó tecnología sofisticada para mapear las relaciones espaciales tridimensionales del material genético del dinoflagelado Breviolum minutum.
«Nuestro trabajo reveló características topológicas en el genoma de Breviolum que difieren de los diversos modelos de organización del genoma de dinoflagelados que se han predicho desde la década de 1960», dijo Xiang.
Encontraron evidencia de grandes regiones de ADN que interactúa con uno mismo en el genoma del dinoflagelado llamadas «dominios de asociación topológica». El trabajo sugiere que esta arquitectura genómica es inducida por el proceso por el cual los genes se transcriben en ARN; este ARN se traduce posteriormente en proteínas que llevan a cabo las diversas actividades de la célula.
De hecho, cuando se inhibió la transcripción, la arquitectura se «aflojó», lo que indica que las características topográficas rígidamente conservadas son, de hecho, una función de la actividad genética.
«Hay muchas otras preguntas que surgen de estos hallazgos, que representan un gran paso adelante para desentrañar los misterios del genoma dinoflagelado. También están proporcionando una nueva perspectiva sobre las relaciones estructura-función inherentes a los cromosomas», concluyó Grossman.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por Institución Carnegie para la Ciencia. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.