Durante la diferenciación de células madre pluripotentes a cardiomiocitos, el plegamiento tridimensional del ADN se reorganiza. Esta reorganización de la arquitectura del ADN precede y define importantes patrones epigenéticos. Un equipo dirigido por el profesor privado Dr. Ralf Gilsbach y Stephan Nothjunge, quienes realizan investigaciones en la Universidad de Friburgo en el Departamento de Farmacología y Toxicología Experimental y Clínica dirigido por el Prof. Dr. Lutz Hein, ha llegado a esta conclusión. Los resultados sugieren que la organización espacial del genoma es un cambio importante para definir los tipos de células, lo que representa un punto de partida muy prometedor para futuras estrategias de reprogramación. El equipo publicó recientemente sus resultados en la revista científica Comunicaciones de la naturaleza.
El genoma almacena información sobre el desarrollo de un organismo. Cada célula lleva esta información apretada en una hebra de ADN de dos metros de largo en el núcleo de la célula y los mecanismos epigenéticos específicos controlan el acceso al «plano de la vida». Debido a que cada tipo de célula en un organismo de mamífero requiere acceso a áreas genómicas de una manera tempoespacial específica, el epigenoma es crucial para determinar la identidad celular. Ya se sabe que varios mecanismos epigenéticos están asociados con la diferenciación celular. Particularmente indispensable es la metilación del ADN, en la que los grupos metilo se unen a nucleótidos específicos del ADN de doble cadena. Estudios recientes también muestran que los procesos de diferenciación van acompañados de una reorganización del plegamiento tridimensional del ADN. Sin embargo, hasta ahora no estaba claro qué sucede primero durante la diferenciación de los cardiomiocitos: la reorganización del plegamiento del ADN en el núcleo celular o la metilación del ADN, y si estos mecanismos dependen unos de otros.
Para abordar esta cuestión, el equipo dirigido por los farmacólogos de Freiburg utilizó métodos modernos de secuenciación. Estos permitieron mapear la organización tridimensional del genoma, así como los mecanismos epigenéticos durante la diferenciación de los cardiomiocitos en todo el genoma. Con este propósito, los investigadores establecieron métodos para aislar cardiomiocitos en varias etapas de desarrollo de corazones de ratones sanos. Este análisis específico del tipo de célula fue esencial para demostrar que existe una estrecha interacción entre los mecanismos epigenéticos y el plegamiento espacial del ADN en el núcleo de los cardiomiocitos. La comparación de diferentes etapas de desarrollo mostró que el tipo de plegamiento espacial del ADN define qué patrones de metilación se forman y qué genes se activan. Los investigadores demostraron que la disposición espacial del ADN no depende de la metilación del ADN con células, entre otras cosas, que no tienen ninguna metilación del ADN. La organización del genoma tridimensional es, por lo tanto, un panel de control central para determinar la identidad celular. En el futuro, los investigadores quieren usar este interruptor para controlar las funciones celulares.
