La cromatina

La cromatina es el complejo número de sustancias que alberga el DNA en el núcleo de las células eucariotas en reposo, es decir, cuando no está teniendo lugar la duplicación celular. La cromatina está formada básicamente por DNA y proteínas.

La existencia de cromatina en las células se puede explicar por los dos problemas estructurales que plantea la acumulación de DNA en el núcleo celular.

• Una elevada cantidad de DNA en un espacio reducido. El DNA de una célula humana tiene apróximadamente una longitud de 2 metros, y esta larga molécula ha de guardarse en un núcleo de unas 5 micras de diámetro.
  
• Una elevada carga negativa por acumulación de grupos fosfato.
  
  

Para resolver estos problemas, el DNA se encuentra asociado a dos tipos de proteínas: las histonas y proteínas no histonas.

Las histonas son proteínas de baja masa molecular relativa y muy básicas. La masa molecular oscila entre 11000 y 21000. Su carácter fuertemente básico se debe a que más del 20% de sus aminoácidos son lisina y arginina, que aparecen normalmente con el grupo -NH₃⁺ en la cadena lateral, con lo que se neutraliza la acidez del DNA.

Las histonas resuelven además, el problema del empaquetamiento del filamento de DNA porque se disponen del siguiente modo:

• Las histonas se disponen en paquetes de ocho moléculas (octámero de histonas), consitituidos por dos ejemplares de cuatro tipos distintos de histonas (H2A, H2B, H3 y H4).
  
  
• El finalento de DNA envuelve los octámeros de histonas con un número fijo de nucleótidos, 146 pares, en torno a cada octámero.
  
  
• La unidad formada por un octámero de histonas y el filamento de DNA que lo envuelve recibe el nombre de nucleosoma, y constituye la unidad estructural de la cromatina.
  
  

  
  Estructura básica de la cromatina

• Entre cada dos nucleosomas hay un fragmento de filamento de DNA (continuación de los que envuelven a los octámeros) que recibe el nombre de DNA espaciador, de longitud variable según la especie del organismo a que pertenece la célula.
  
  
• Una molécula de un quinto tipo de histonas (H1) se fija al DNA espaciador y a la parte externa del DNA de los nucleosomas, contribuyendo aún más a neutralizar la acidez del DNA. Este ADN libre o ADN espaciador, de longitud variable entre 0 y 80 pares de nucleótidos, garantiza flexibilidad a la fibra de cromatina. Este tipo de organización, permite un primer paso de compactación del material genético
  
  
• El conjunto aquí descrito forma un filamento de aspecto de rosario o collar de perlas de unos 11 nm de grosor, que solo es visible cuando extracto nuclear que se observa ha sido sometido a condiciones de fuerza iónica muy baja.
  
  
• Cuando se observan los extractos nucleares en condiciones aproximadas a las naturales, se descubre un filamento de cromatina de unos 30 nm. La interpretación más generalizada de esta estructura es que se trata de la fibra cromatínica de 11 nm que se arrolla sobre si misma en forma de muelle o solenoide.
  
  
• La fibra cromatínica de 30 nm ha de sufrir nuevos plegamientos y arrollamientos para constituir la forma de los cromosomas que se observan durante la mitosis.
  
  

Se cree que las histonas tienen un papel funcional además de su misión estructural, pues para que el DNA realice su misión de expresar el mensaje genético, la estructura cromatínica se ha de desmontar; es decir, la doble hélice de DNA ha de encontrarse sin acoplar a las moléculas de histona; por tanto, el acoplamiento y desacoplamiento de los octámeros de histona y de la H1 representa de alguna forma un mecanismo de regulación del funcionamiento del DNA.

Las proteínas no histonas son muy heterogéneas en su composición. Sus funciones pueden agruparse en dos categorías:

• Algunas son estructurales, e intervienen en la fijación de la fibra de cromatina de 30 nm o de la forma de los cromosomas.
  
• Otras tienen funciones relacionadas con la actividad del DNA e intervienen en procesos como son la replicación, transcripción y su regulación.
  

Empaquetamiento del DNA y la cromatina