nucleo arquitectura

LA ARQUITECTURA NUCLEAR Y SU DINÁMICA*

Héctor Rincón Arano y Félix Recillas Targa

RESUMENEl núcleo de una célula constituye el hábitat del genomaeucarionte el cual se encuentra estructurado en cromatina.Los avances en el uso de moléculas marcadas concompuestos fluorescentes aunados al progreso en lamicroscopia de fluorescencia han demostrado que laorganización espacial del genoma y de los organelos sub-nucleares es mucho más compleja y dinámica de losimaginado anteriormente. Además de los procesos detranscripción y procesamiento post-transcripcional se sabeque el genoma adopta una distribución topológicadeterminada dentro del núcleo. Que los cromosomasocupan territorios sub-nucleares bien definidos y que sepresentan procesos de re-localización de regiones delgenoma en sitios específicos del núcleo favoreciendocontactos inter- e intra-cromosomales. Esta nueva visióndel núcleo renueva el interés por su estudio y en laactualidad debe considerarse como un eslabón más dentrode la regulación genética y epigenética.

PALABRAS CLAVE: núcleo, cromatina, estructuras sub-nucleares, territorios, dinámica nuclear, re-localización,asas cromatínicas.

ABSTRACTCell nucleus represents the natural environment forthe eukaryotic genome. The progress on fluorescentreagents for molecular labeling and fluorescencemicroscopy revealed the nucleus and the genomespatial compartmentalization demonstrating that thecell nucleus is much more complex than previouslyanticipated. It is well established that transcriptionand splicing are nuclear processes but today thenucleus needs to be seen as a more dynamic organellewhere chromosomes are confined to specificterritories and with dynamic re-localization ofchromatin fibers inducing inter-chromosomal andintra-chromosomal interactions. This modern view ofthe eukaryotic cell nucleus illustrates its contributionat multiple levels to genetic and epigenetic regulation.

KEY WORDS: cell nucleus, chromatin, nuclear sub-organelle, territories, nuclear dynamics, re-location,chromatin loops.

*Recibido: 9 de septiembre de 2008 Aceptado: 9 diciembre de 2008Instituto de Fisiología Celular, Departamento de Genética Molecular, Lab 122 NTE. Circuito Exterior S/N. Ciudad Universitaria.Universidad Nacional Autónoma de México. Coyoacán. México D.F. Apartado Postal 70-242 México, D.F. 04510. Tel: (52 55) 56 2256 74 FAX: (52 55) 56 22 56 30. Correo E: [email protected] (http://www.ifisiol.unam.mx/gmdepto.html)

INTRODUCCIÓNDurante la década pasada pocos des-cubrimientos tuvieron tal relevanciacomo la noticia de la secuenciacióncompleta de la molécula portadora dela información genética del ser huma-no, conocida como ADN. Dicha noti-cia, además de permitir un mayor ymejor entendimiento del genoma, fuemundialmente divulgada como la so-lución a la mayoría de los defectosgenéticos que se generan en los sereshumanos. Sin embargo, y sin restarlesu importancia práctica, esta informa-ción nos muestra solo la entrada a un

complejo mundo de procesos que re-gulan la información génica conteni-da en el núcleo celular. En otras pala-bras, tenemos los planos de cómo elgenoma esta organizado, pero, apenasestamos empezando a entenderlos y autilizar la información en ellos conte-nida.

El núcleo celular y su organizaciónfueron larga e injustamente ignorados,y es hasta años recientes, que se le hadado importancia al papel fundamen-tal que ésta juega en procesos celula-res tan importantes como la divisióncelular, el procesamiento de los men-

sajeros así como su íntima participa-ción en la regulación de la expresióngénica. Por lo tanto, el núcleo celularrepresenta, no sólo un sub-organelocelular, sino que además contribuyede manera dinámica en la homeostasiscelular y no debe ser considerado úni-camente como un contenedor de lamolécula de ADN, es decir, delgenoma celular.

El núcleo posee una organizacióndefinida en espacio y tiempo, es de-cir, es específica de cada tejido, asícomo de cada etapa de diferenciación.Dicha organización puede y debe de

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ser mantenida después de procesosdrásticos de re-estructuración, talescomo la división celular. Al mismotiempo, el núcleo es extremadamen-te dinámico en términos de los com-ponentes que lo constituyen, así comoen la regulación de procesos comple-jos como la transcripción génica, trá-fico de proteínas reguladoras, etc. Porlo anterior, la dinámica y organizacióndel núcleo eucarionte se ha converti-do en un pilar esencial para el enten-dimiento de la regulación tanto a ni-vel genético como epigenético, enten-diendo esto último como todos loscambios sobre la expresión génica queno involucran cambios en la secuen-cia del ADN, como por ejemplosilenciamiento de genes pormetilación del ADN.

La visión del núcleo celular ha evo-lucionado de manera considerable gra-cias a los avances técnicos en dos áreasespecíficas: la microscopía de fluores-cencia confocal y el desarrollo de es-trategias experimentales que permitenel marcaje de moléculas con base encompuestos fluorescentes con ampliosespectros de emisión. El progreso enestas áreas del conocimiento ha pro-vocado un cambio drástico en nuestroconcepto asociado a la dinámica delnúcleo celular eucarionte.

En este artículo pretendemos mos-trar una visión actualizada del núcleocelular partiendo de un orden lógicode eventos y componentes, con la fi-nalidad de motivar al lector a renovary ampliar su conocimiento acerca deeste organelo. Describiremos las es-tructuras y compartimientos sub-nu-cleares e introduciremos las eviden-cias que llevan a concluir que el nú-cleo es un organelo celular altamentedinámico; con el fin de abordar aspec-tos más interesantes y novedosos aso-ciados con procesos de re-localizaciónal interior del núcleo. Desde esta pers-pectiva resulta indudable que las fun-ciones el núcleo son imprescindiblespara la vida de una célula y que de-

fectos, tanto estructurales como fun-cionales, pueden contribuir o, inclu-so, ser responsables de diversas enfer-medades.

Estructuras sub-nuclearesUna de las características más eviden-tes del núcleo consiste en su hetero-geneidad en cuanto a sub-estructuraso compartimientos, los cuales varíandependiendo del linaje celular. Desdelas eruditas observaciones de Santia-go Ramón y Cajal fue clara la presen-cia de estructuras de diversos tama-ños y formas al interior del núcleo,además de la molécula del ADN (enforma de cromosomas condensados).La microscopia óptica y más recien-temente la microscopia electrónicapermitió una descripción más precisade dichos componentes nucleares. Apesar de ello, dicha caracterización esincompleta, dado que ha sido difícilatribuir funciones claras a las estruc-turas sub-nucleares identificadas. El

cuerpo nuclear más nítido y evidentees el nucléolo, sitio altamente espe-cializado donde se localizan y se ex-presan los genes ribosomales(transcritos por la ARN polimerasaIII), así como su posterior procesa-miento e inicio del ensamblaje de losribosomas (Fig. 1). En algunos tiposcelulares se pueden apreciar regular-mente más de un nucleolo, hecho quese encuentra asociado a los altos re-querimientos de ribosomas para la sín-tesis de proteínas dependiendo de laestirpe celular. Además del nucleolo,existen toda una serie de cuerpos nu-cleares más pequeños entre los que seencuentran los Cuerpos de Cajal, loscuerpos PML (del inglés:"promyelocytic leucemia") y los"speckles" o cuerpos espiralados en-tre otros (1). Hasta el momento, la fun-ción de estos cuerpos se mantiene encontroversia y en algunos casos es uncompleto misterio. Dentro de las es-tructuras mas estudiadas se encuentran

Figura 1. El núcleo celular. Dentro de los compentes del núcleo encontromas al nucleolo,cuerpos de cajal, cuepo del grupo Polycomb (PcG), lamina nuclear, «speckle» o cuerposespiralados, el poro nuclear y cuerpo PML. Asimismo, se remarca la region probable queabarca un cromosoma en interfase (territorio nuclear).

CuerpoPcG

Lámina nuclear

CuerpoEspirilado

Cuerpode

Cajal

RNA

Nucleolo

CuerpoPML

"Speckle"

Complejo delporo nuclear

Territoriocromosómico

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los Cuerpos de Cajal, los cuales sonconsiderados como sub-comparti-mientos nucleares donde se concen-tran y acumulan componentes nece-sarios para el procesamiento de losARN pre-mensajeros. En varios estu-dios, ensayos de inmunofluorescenciamuestran la presencia de componen-tes proteicos tales como diferentes fac-tores de transcripción asociados a losCuerpos de Cajal. Por otro lado, los"speckles" también conocidos comocuerpos espiralados parecen tener ca-racterísticas similares a la de los Cuer-pos de Cajal, siendo estos, estructu-ras dinámicas que se mueven al inte-rior del núcleo en busca de sitios acti-vos de transcripción y procesamien-to. Finalmente, los cuerpos PML sonlos más enigmáticos y su número (de2 a 10 cuerpos) se incrementa dramá-ticamente en células neoplásicas (has-ta 50), considerando a estas estructu-ras como un marcador de célulastumorales. A pesar de lo anterior, lafunción exacta de dichas estructurasno ha podido ser dilucidada y siguensiendo un misterio para la biologíacontemporánea. Aún queda mucho porentender en relación a la contribuciónde estos cuerpos dentro de la dinámi-ca nuclear, no sabemos si representansitios de almacenamiento globales demoléculas reguladoras o si participande manera general y activa en proce-sos tales como el procesamiento demensajeros o de la transcripción.

El concepto de territorios sub-nu-clearesBrevemente, debemos recordar que lamolécula de ADN se encuentra aso-ciada a proteínas conocidas comohistonas, a dicha asociación se le de-nomina nucleosoma, y esta organiza-ción representa el nivel primario decompactación del genoma, permitien-do contener de 2 a 4 metros de ADNdentro del núcleo (Fig. 2). A dichaasociación se le conoce en su conjun-to como cromatina. La cromatina se

encuentra organizada en dominioscromosómicos bien definidos, com-puestos por gradientes deheterocromatina y eucromatina (Fig.2). La heterocromatina representa laszonas del genoma altamente compac-tas, con una baja o casi nula presenciade genes. Su contraparte, laeucromatina, se asocia a regiones de

cromatina menos compactas, en don-de se encuentra la mayoría de losgenes transcripcionalmente activos(conocidos como dominiostranscripcionalmente activos). Desdeuna perspectiva citológica, y a travésdel uso de la microscopia de fluores-cencia, la heterocromatina se ha en-contrado predominantemente asocia-

Figura 2. La estructura de la cromatina y sus distintos niveles de compactación. A.- Loscírculos representan los nucleosomas, compuestos de ocho histonas enrollando a la cadena deADN. Seis nucleosomas, con la ayuda de la histona H1, forman el solenoide o fibra de 30 nm.Esta fibra a su vez forma estructuras con un nivel de compactación superior, conocidas comoasas, las cuales abarcan grandes áreas del genoma (de 60 a 100 mil bases). La organizaciónde dichas asas -mediante procesos aún desconocidos- da lugar los cromosomas mitóticos. B.-Tinción de Giemsa para identificar el ADN de dos núcleos uno con el genoma en interfase oque no esta en división (I) y otro con el ADN condensado a nivel de cromosomas mitóticos(CC), usualmente observados durante la durante la división celular. En el núcleo en interfasese puede observar regiones de heterocromatina (HC) y de eucromatina (EC).


da a la periferia nuclear y al nucléolo,mientras que la eucromatina tiene unalocalización más central al interior delnúcleo.

Contrario a lo que inicialmente sepensaba, los cromosomas no se distri-buyen de manera aleatoria al interiordel núcleo. Con el advenimiento ydesarrollo de múltiples métodos defluorescencia que permiten teñircromosomas completos de manera in-dividual, ha sido posible confirmarque los cromosomas ocupan espaciosrelativamente bien definidos, lo cualllevó a los investigadores a proponerel concepto de territorioscromosómicos (Fig. 3). Con esto enmente, Cremer y colaboradores pro-pusieron que la organización delgenoma en territorios cromosómicosy los espacios comprendidos entreellos, conocidos como compartimien-tos inter-cromosómicos, tienen unaposible relación con la actividadtranscripcional de zonas definidas decada cromosoma (2, 3). Diferentesevidencias experimentales sugierenque en la periferia de los territorioscromosómicos la cromatina se encuen-tra en un estado más relajado y por lotanto apta para que lo genes localiza-do en esas zonas sean transcritas. Di-chas regiones pueden incluso ser ale-jadas del territorio formando asas yexponiendo genes o grupos de geneshacia los espacios inter-cromosómicos(Fig. 4A). El alejamiento de una re-gión del genoma con respecto al te-rritorio favorecería la interacción dela maquinaria transcripcional (facto-res transcripcionales y la polimerasade ARN) así como la subsiguiente de-posición de mensajeros de ARN envías o canales (espacios inter-cromosómicos) que facilitarían su ex-portación al citoplasma a través de losporos nucleares. Lo anterior sugiereuna coordinación entre los mecanis-mos de transcripción génica y de ex-portación de las moléculas mensaje-ras que serán traducidos en el citoplas-

ma (Fig. 4A). Además el modeloprevee que dichos canales serviríancomo vías de tránsito para componen-tes nucleares como los Cuerpos deCajal y los cuerpos espiralados("speckels"). Por otro lado y hacia elinterior de los territorios, la cromatinase encuentra en un estado mucho máscompacto y, en consecuencia, con unabaja actividad transcripcional.

Otro modelo propone que dentrodel territorio que ocupa uncromosoma existen una serie de ca-nales organizados por la propiacromatina que lo atraviesan totalmen-te (Fig. 4B). Esta propuesta contem-pla la posibilidad de que los domi-nios génicos activos se organicenhacia la luz de dichos canales. Así,ellos permitirían el libre flujo de lamaquinaria transcripcional a los di-ferentes dominios génicos localiza-

dos en las paredes de los mismos. Asi-mismo, la exportación de los ARNmensajeros se vería facilitada para susubsecuentemente utilización en elcitoplasma. Por otro lado, los domi-nios silenciados y la heterocromatinaconstitutiva parecerían alejarse de di-chos canales, agrupándose en centrosde convergencia de heterocromatina.Cabe mencionar que este modelo noes excluyente del modelo inicialmen-te descrito.

Resulta pertinente recordar quehasta este momento, la gran mayo-ría de las imágenes a partir de lascuales se proponen los modelos de or-ganización se han generado en dos di-mensiones (Fig. 4). De lo anteriorsurge la necesidad de construir ymodelar imágenes tri-dimensionalesde núcleos para alcanzar una mejorcomprensión de la arquitectura más

Figura 3. Microscopia fluorescente para el análisis de territorios cromosómicos. A, B.- Terri-torio nuclear ocupado por los cromosomas 11 (rojo) y 2 (verde), contra-teñidos con DAPI(azul) para localizar el ADN en núcleos de eritroblastos (A) y eritrocitos maduros (B) de ratón.C.- Territorio nuclear ocupado por los cromosomas 14 (rojo) y 12 (verde) en eritroblastos deratón, en azul se define el resto del genoma con una tinción con DAPI. Aumento 100X. Foto-grafías proporcionadas amablemente por Steven Kosak and Mark Groudine, Fred HutchinsonCancer Research Center, SA, USA.

A B

C


real y apegada a su contexto natural.De esta manera, nos encontramos antela necesidad de puntualizar que lomodelos aquí descritos constituyen losinicios dentro del objetivo de enten-der la organización nuclear y su diná-mica. Por lo tanto, los conceptos aquíplanteados se encuentran en constan-te evolución y los modelos puedenvariar, sobretodo en función de losavances tecnológicos. Consecuente-mente, estamos frente a un campo deinvestigación con un amplio e insos-pechado futuro.

Dinámica nuclearUna de las preguntas que se planteande manera recurrente es ¿Cómo se lle-

va a cabo el tránsito de moléculas alinterior del núcleo? Las prediccionesteóricas y experimentales son dos: laprimera contempla la participación detransportadores o moléculaschaperonas, las cuales serían las res-ponsables de escoltar a otras proteí-nas a sus sitios de acción. La segundapredicción toma en consideración ladifusión libre de moléculas, permitien-do el reconocimiento y discriminaciónde sus secuencias de unión a través desus distintas afinidades. Resultadosexperimentales, utilizando unanovedosa metodología de recupera-ción de fluorescencia después de unfotoblanqueo por rayo láser (conoci-da como FRET), han permitido eva-

luar el transito y movimiento de mo-léculas al interior de núcleo en tiem-po real. Con base en los tiempos dedesplazamiento calculados, la mayo-ría de los datos apoyan la libre difu-sión de moléculas al interior del nú-cleo y sugieren que el encuentro consus sitios de acción se logra mediantela afinidad entre moléculas. Aun conel conocimiento actual, varias pregun-tas siguen sin resolverse, como porejemplo la localización y concentra-ción real de los factores necesariospara la expresión génica y otros pro-cesos moleculares dentro del núcleo.

Considerando los primeros estu-dios bioquímicos sobre la organiza-ción del genoma de distintos organis-mos, recientemente, surge unanovedosa propuesta sobre la localiza-ción y eficiencia de la transcripcióndentro de un cromosoma. Dicha pro-puesta considera 3 factores determi-nantes para la adecuada regulacióndinámica de los genes, 1) la organiza-ción lineal de los genes a lo largo delcromosoma, 2) su localización a lolargo del cromosoma y 3) su relacióncon la estructura de la cromatina (4-6). Evidencias experimentales prelimi-nares sugieren un modelo en el cualgrupos de genes organizadoslinealmente a lo largo de uncromosoma, pudieran coexistir y par-ticipar en vías comunes de regulación.Lo anterior ocurre sin importar la cer-canía entre los dominios a expresarsey/o las regiones de heterocromatinaque los separan. La funcionalidad dedicha organización favorecería la co-regulación de los genes, así como laprobabilidad de compartir (incluso deforma inter-cromosomal) regiones es-pecíficas, con el fin de optimizar losrecursos necesarios para la regulación,procesamiento y transporte de los pro-ductos de la expresión de los genes.Complementado el modelo, la predic-ción contempla la coexistencia de do-minios cromosómicos entrecromosomas. Todo lo anterior apoya

Figura 3. Modelos de actividad transcripcional en un territorio cromosómico. A) un cromosoma(Cr) ocupa una región definida dentro del núcleo, localizando en la periferia del mismo a losgenes que deben de ser transcritos a través de asas( ) o que permite la interacción con otrasasas del mismo cromosoma o de otro (área amarilla , ). B) Modelo de canalesintercromatinianos propone que dentro del territorio (región punteada ) una serie de cana-les dentro de los cuales los genes son transcritos ( ). EN todos estos modelos se usan estos víao canales para enviar el ARN mensajero hacia el exterior del núcleo vía los poros nucleares( z) C) Existe evidencia de que elementos en cis (insulators ) son capaces de re-localizarsecuencias a regiones cercanas a los poros nucleares, creando dominios transcripcionalmenteactivos y facilitando el transporte de los RNA al citoplasma.


el concepto de dinámica nuclear ba-sado en una clara interdependencia demúltiples procesos que ocurren a dis-tintos niveles.

Un aspecto novedoso, particular-mente atractivo y que forma parte dela dinámica nuclear, es la organizacióndel genoma en dominios y su asocia-ción topológica al interior del núcleo.Utilizando como modelo a la moscade la fruta Drosophila melanogaster,se han identificado secuencias deADN que delimitan ciertas regionesque incluyen uno o varios grupos degenes y que en inglés se conocen como"insulators" o "chromatin boundaryelements" y que puede considerarsecomo delimitadores. En la actualidadestas secuencias han sido definidas endiversos organismos tales como leva-dura, pollo, ratón y seres humanos (7).Los elementos delimitadores contribu-yen a la formación y mantenimientode dominios génicos a través de defi-nir zonas en el genoma donde un geno grupo de genes son enmarcados poreste tipo de elementos regulatorios yde esta forma adquieren una confor-mación de la cromatina favorable parasu transcripción (8, 9). Cabe recalcarque no todos los genes o dominiosposeen secuencias (con sus factorestranscripcionales asociados) tipo"insulator". En una serie de publica-ciones recientes, Corces y colabora-dores, utilizando al "insulator" gypsyde D. melanogaster, han propuestoque las proteínas asociadas a éste,Su(Hw) y mod(mdg4) forman comple-jos mediante múltiples interaccionesen forma de roseta las cuales se aso-cian a la periferia del núcleo y contri-buyen de manera topológica a la for-mación de asas de cromatina abarcan-do decenas e incluso centenas de kilo-bases de secuencia genómica (Fig. 4C)(8). Este tipo de asociaciones induceuna citolocalización y topología espe-cífica del genoma al interior del nú-cleo. De manera interesante, cuando lasasas y sus genes asociados se encuen-

tran en un estado transcripcionalmenteinactivo, las zonas más alejadas a lasbases de las asas interaccionan conproteínas represoras. Por el contrario,al activarse la transcripción, dichasproteínas represoras se disocian y lasasas parecen migrar hacia la periferiadel núcleo con la consecuente activa-ción transcripcional de los genes in-cluidos en ellas. Este escenario pare-ce ser consistente con el modelo deco-regulación y dinámica nuclear des-crito anteriormente. Otro ejemplo estádado por la co-localización de lostelómeros de levadura en la periferiadel núcleo, con consecuencias direc-tas en la estabilidad de su genoma eincluso control de su ciclo celular. Fi-nalmente, el grupo de Felsenfeld hademostrado recientemente un proce-so análogo al descrito para el"insulator" gypsy en el cual la proteí-na asociada al "insulator" cHS4 depollo, conocida como CTCF, quién esun factor transcripcional múlti-funcio-nal y que se asocia a la gran mayoríade los "insulators" en vertebrados, seune a la nucleofosmina (proteína aso-ciada a la matriz nuclear), pero en lu-gar de ocurrir en la periferia del nú-cleo esta interacción se lleva a caboen la región perinucleolar. Cabe men-cionar, que los modelos propuestospara el "insulator" gypsy han sido par-cialmente corroborados por el grupode Laemmli y colaboradores median-te una aproximación genética en le-vadura (9).

En resumen, existen evidenciasque demuestran que las secuenciasno-codificantes en el genoma con-tribuyen a la formación de una to-pología favorable para el control dela expresión genética involucrandoclaramente a la organización tri-di-mensional del núcleo. Lo anteriorapoya sin duda alguna la contribu-ción de la organización del núcleodentro de la regulación de procesosmoleculares y celulares vitales pro-pio de la célula.

Re-localización al interior del nú-cleoUna de las demostraciones más clarasde la dinámica nuclear y su efecto di-recto sobre la regulación de la expre-sión genética son los procesos de re-localización de regiones genómicas alinterior del núcleo. En la actualidadse han demostrado tres estrategias quela célula eucarionte utiliza para mo-dular la expresión o no de un dominiogénico vía re-localización de secuen-cias o proteínas específicas a distin-tos compartimientos nucleares. Histó-ricamente, la primera estrategia fuedescrita en linfocitos T e involucra ala proteína Ikaros. Esta es una proteí-na nuclear cuya función se restringe aetapas en las cuales ciertos genes dellinaje linfoide necesitan ser reprimi-dos. La contribución funcional deIkaros se basa en la capacidad que tie-ne para asociarse a secuencias especí-ficas del genoma y re-localizar o re-distribuirla la región de unión a zonasde heterocromatina en donde los genesse mantendrían silenciados. Dichoproceso es reversible, ya que cuandoIkaros se disocia de manera reguladade la heterocromatina centromérica,alejándose de ella, se facilita la acti-vación transcripcional del dominiopreviamente silenciado. La perdida dela influencia negativa de laheterocromatina favorece la subse-cuente formación de un dominiotranscripcionalmente activo median-te su re-localización a un nuevo sitiodentro del territorio cromosómico,usualmente regiones de eucromatina;muy probablemente el factor Ikaros esreubicado posteriormente o su funcióninhibida por otros mecanismos.

La segunda estrategia adoptada porla célula es la asociación de elemen-tos de regulación a secuencias deheterocromatina. Los dos únicos ejem-plos son el grupo de genes β-globinay el locus de los genes del receptor decélulas T (10, 11). El reemplazo de laregión de control de locus (LCR) de


los genes β-globina en célulaseritroides por una región regulatoriaespecífica de células B, provocó laasociación del dominio β-globina aregiones de heterocromatinacentromérica. Por otro lado y mediantemecanismos aún desconocidos, estosgenes al ser activados se alejan de laheterocromatina, favoreciendo la for-mación de un entorno de eucromatinaque subsecuentemente facilita los pa-sos finos y locales de regulacióntranscripcional. En resumen, estos es-tudios han evidenciado varias estrate-gias que el genoma ha adquirido parasecuestrar regiones de ADN a zonasno permisivas para la transcripción.

Finalmente, la tercera estrategia noincorpora directamente al ADN o a lacromatina. Este proceso tiene que vercon la re-localización y posterior forma-ción de factores transcripcionalmentefuncionales. El factor de la familiaMaf, NF-E2, es un reguladortranscripcional crítico para el desarro-llo y la diferenciación eritroide forma-do por dos subunidades, p18 y p45.En su conformación activa, forma unheterodímero constituido por la sub-unidad p18 (ubicua) y la sub-unidadp45 (eritroide específica). En etapastempranas y previas a la diferencia-ción eritroide el heterodímero no seforma, dado que la sub-unidad NF-E2p18 se encuentra "secuestrada" enzonas de heterocromatina. Por el con-trario, al iniciarse la diferenciacióneritroide la sub-unidad p18 se disociay se re-localiza, alejándose de las zo-nas de heterocromatina (12). Esto traecomo consecuencia la formación delheterodímero NF-E2p18/p45 y la sub-secuente activación del factor, logran-do así su participación en la expresiónde genes eritroides, en particular, delos genes globina.

En resumen, los procesos de re-lo-calización al interior del núcleo en unacélula eucarionte nos presentan unamplio panorama de investigación, endonde podemos preguntarnos ¿qué tan

generales y conservados son estosmecanismos?, ¿cuántos y qué genes ogrupos de genes están sujetos a estetipo de estrategias?

Contactos inter- e intra-cromosó-micosInvestigaciones recientes han demos-trado que al interior del núcleo se for-man asas de cromatina que favorecencontactos físicos entre un mismocromosoma e incluso entre cromosomasdistintos (13-16). Mediante el desarro-llo del protocolo experimental llama-do "Captura Conformacional deCromosomas" o 3C ha sido posibledemostrar la existencia de estos con-tactos físicos que favorecen muy pro-bablemente una topología del genomaorganizado en cromatina para llevar acabo procesos de regulación a distin-tos niveles y de manera específica entiempo y en espacio. Lo anterior se veapoyado por la función del factor nu-clear CTCF el cual se ha propuestocontribuye a la formación de asas demanera regulada como en los casos delas interacciones intra-cromosómicasdel locus improntado Igf2/H19 (15),en el dominio β-globina de ratón (17)o en los loci Igf2/H19 y Wsb1/Nf1(14). Por lo tanto, estos resultados for-talecen la contribución del núcleo, sudinámica y la organización del genomaeucarionte en los múltiples niveles deregulación epigenética.

Conclusiones y perspectivasLa visión actual del núcleo dista mu-cho de ser sencilla, por el contrario,el núcleo eucarionte ha mostrado sertan complejo como cualquier otroorganelo celular y por lo tanto no re-presenta un simple contenedor de lainformación genética. Este ha mostra-do que para realizar sus funciones tie-ne que ser eficiente en la organizacióndinámica del genoma en coordinacióncon varias estructuras o sub-organelosnecesarios para la homeostasis celu-lar. El mejoramiento de la microscopia

óptica así como del desarrollo de téc-nicas de marcaje fluorescentes demoléculas ha permitido retomar losestudios citológicos de los procesoscelulares. La implementación demetodologías in vivo permite determi-nar que la cromatina, y en especial losfactores que regulan la expresióngénica, poseen y dan flexibilidad demovimiento al interior del núcleo tantoal genoma como a sus componentesproteicos. Sin embargo, aun con di-cha dinámica, los dominios génicosposeen una localización y organiza-ción específica causada en gran partepor las características estructuralesque la cromatina adquiere en el con-texto de un cromosoma. Éstas se en-cuentran definidas por el orden linealde los genes y su distribución dentrode un mosaico heterogéneo de regio-nes de heterocromatina y eucromatinacon aparente especificidad para cadaestirpe celular. Nosotros, junto conotros grupos, proponemos que la for-mación inicial de estos tipos decromatina resultan ser determinantesy necesarios para la expresión regula-da de los genes. Por lo que el enten-der como se posicionan y organizanlos cromosomas al interior de un nú-cleo es de gran relevancia para desci-frar la compleja arquitectura nucleary entender en un contexto más cerca-no a la realidad como ocurre la regu-lación génica (18).

La implementación de marcajefluorescente multicolor ha permitidoanalizar a todos los cromosomas den-tro de un núcleo, sin embargo al mo-mento esto se hace in situ, por lo queel abordaje in vivo será fundamentalpara entender más de la organizacióny dinámica de los cromosomas y asícomo de otras estructuras nucleares.Asimismo, la continua generación demetodologías que permitan analizarla dinámica tanto de la cromatinacomo de los diferentes sub-organelosserá indispensable para abordar pre-guntas más complejas sobre como la


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9. Valenzuela L y Kamakaka RT (2006) Chromatininsulators. Annu Rev Genet 40: 107-138.

10. Kosak ST, et al. (2002) Subnuclearcompartmentalization of immunoglobulin loci duringlymphocyte development. Science 296: 158-162.

cromatina se coordina con las estruc-turas sub-nucleares y entender mássobre su función.

AgradecimientosAgradecemos a: Inti de la RosaVelásquez, Mayra Furlan y EriaRebollar por sus comentarios y suge-rencias. Asimismo, agradecemos el

apoyo a Paulina Martínez para el dise-ño y creación de la figura 1, así como aSteve Kosak y Mark Groudine del FredHutchinson Cancer Research Centerpor proporcionar las micrografías de lafigura 3 y a los revisores de esta revi-sión por sus atinados comentarios ysugerencias. Este trabajo ha sido apo-yado por: Dirección General de Asun-

tos del Personal Académico-UNAM(IN209403 y IN214407), Consejo Na-cional de Ciencia y Tecnología,CONACyT (42653-Q y 58767), ThirdWorld Academy of Sciences (TWAS,Grant 01-055 RG/BIO/LA), y la Fun-dación Miguel Alemán. HRA fue apo-yado por CONACyT con una beca dedoctorado.

REFERENCIAS

nucleo arquitectura

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