Muchos de los procesos que explican la vida se dan a nivel microscópico. Eso complica sobremanera su observación. De ahí que los científicos busquen soluciones para superar esas limitaciones. Eso es lo que acaba de hacer Antonio Giráldez (Jerez de la Frontera, 1975), quien junto a otros colegas de la Universidad de Yale (EE.UU.), donde hace casi 17 años que cuenta con su propio laboratorio, ha desarrollado una técnica que permite aumentar 4.000 veces el volumen físico de los núcleos de las células embrionarias del pez cebra. “Es como tener un encendedor y amplificarlo al tamaño de un frigorífico”, explica. Ahora podrán “observar los eventos que ocurren en el genoma”. Su trabajo acaba de ser publicado en la revista Science .
Más que un zoom
“Hemos conseguido aumentar el volumen del núcleo de una célula 4.000 veces”
¿Cómo han conseguido alcanzar ese nivel de aumento?
Hemos introducido la célula en una especie de gelatina. Ahí, las moléculas quedan ancladas al gel. Cuando le añadimos agua, este se expande, y eso nos permite ver cada una de las moléculas, que quedan separadas unas de otras gracias a esa expansión. La célula crece, en volumen, 4.000 veces.
¿Y qué implicaciones puede tener esta nueva técnica?
En ciencia, muchos de los procesos son tan microscópicos que los tenemos que intuir con experimentos. Esta técnica, sin embargo, nos permite ver muchos de los procesos. Podemos observar cómo se transcriben los genes, cómo se activan y la disposición de distintas moléculas. Además, nos abre una ventana para ver cómo son otros procesos.
¿Cuáles?
Por ejemplo, cómo se repara el ADN cuando ocurre una mutación, que es algo fundamental para el cáncer. O cómo se replica el ADN. Podremos ver también en el futuro cómo los genes interactúan entre sí, algo que es muy importante para su regulación.
¿Es la primera vez que se puede ver en directo cómo se activan y se regulan los genes en la célula?
Es la primera vez que podemos ver con esta resolución tan increíble cómo se activan los genes y cómo la proteína de la polimerasa, que lee el ADN, crea las copias de carbón, que son el ARN. Es un proceso básico aplicable a todas las células, no sólo al embrión de pez cebra que usamos en nuestra investigación. Lo que no se había podido ver hasta ahora, y que esta técnica permite, es cómo las moléculas interaccionan.
¿También es la primera vez que se puede ver a gran resolución las moléculas que imaginó Severo Ochoa?
Sí. Y cómo actúan dentro de la célula. También cómo esas proteínas participan en la activación de los genes, que es el primer proceso que se da al arrancar la vida después de la fertilización.
A partir de esta técnica han desarrollado un modelo llamado kiss and kick (beso y patada), que explica cómo se regulan los genes y en el que la zona reguladora y la promotora interactúan.
La zona reguladora del gen se tiene que pegar a la promotora para atraer a la polimerasa. La zona promotora está al principio del genoma y la reguladora puede estar muy lejos. Si un gen tiene mil nucleótidos, o mil letras, la zona reguladora puede estar a más de 50.000 letras de distancia. El genoma se tiene que doblar para que ambas zonas interactúen.
Se dobla y se tocan (se besan).
Correcto. Ahí se recluta la polimerasa, que es lo que permite que el gen se active. Pero lo interesante es que, cuando el gen se activa, la polimerasa le da una patada a la zona reguladora para atenuar la regulación del gen.
¿Qué es la regulación del gen?
Es cómo este se enciende y se apaga. Cuando la zona reguladora se pega, se enciende el gen; y cuando la polimerasa le da la patada ( kick ), se apaga.
¿Y el gen pasa a estar en un estado, dijéramos, durmiente?
Al despegarse la zona reguladora, lo que hace es que la polimerasa no lea el gen todo el tiempo.
¿Y qué pasaría si lo hiciera?
La célula no podría funcionar. Es como si todos los semáforos de una ciudad estuvieran al mismo tiempo en verde. Sería un caos. En algunos momentos necesitas un tipo de proteína; y en otros, otra. Lo genes se activan en el momento adecuado, es algo fundamental.
¿Podrán contrastar hipótesis hasta ahora inverificables?
Sí. Por ejemplo, cómo se empaqueta el genoma en la célula. El genoma es algo enorme. Son dos metros de ADN en una célula, que por el contrario es algo minúsculo. Y no solo podremos ver cómo se empaqueta, también cómo su forma influencia en la manera en que los genes se regulan: cómo se activa el cáncer, cómo se accionan los genes para prevenirlo.
¿Estudiarán otros procesos?
Podremos observar también cómo distintos factores de transcripción (proteínas), que regulan distintos tipos de genes, activan a estos últimos. Hasta ahora, no hemos podido ver cómo estas proteínas, que se unen al ADN, activan los genes en las células. Lo hemos visto de forma indirecta, a través de la bioquímica, pero no directamente. También podremos ver cómo el ADN se duplica. Nunca lo hemos visto con este nivel de resolución en la célula.
¿Y en qué puede ayudar?
Entre las personas, hay muchas diferencies en el genoma, y no sabemos cómo estas influencian en el hecho de que uno sea más propenso a las enfermedades..
¿Los genes interactúan a través del contacto?
Eso es lo que creemos. También a través de la prevención del mismo. A veces, una zona concreta del genoma impide que dos puntos distintos puedan contactar, y eso también es importante para la regulación, porque puede darse que un gen se regule en un momento inadecuado.