Bivalente (genética)

En biología celular , un bivalente es un par de cromosomas (cromosomas homólogos) en una tétrada . Una tétrada es la asociación de un par de cromosomas homólogos (cuatro cromátidas hermanas ) unidos físicamente por al menos un entrecruzamiento de ADN . Esta unión física permite la alineación y segregación de los cromosomas homólogos durante la primera división meiótica .

La formación de un bivalente ocurre durante la primera división de la meiosis (en la etapa de zigoteno de la profase 1 meiótica ). En la mayoría de los organismos, cada cromosoma replicado (compuesto por dos cromátidas hermanas idénticas ^{[ 1 ] [ 2 ]} ) provoca la formación de roturas de doble cadena de ADN durante la fase de leptoteno. ^{[ 3 ]} Estas roturas se reparan mediante recombinación homóloga , que utiliza el cromosoma homólogo como plantilla para la reparación. La búsqueda del objetivo homólogo, ayudada por numerosas proteínas denominadas colectivamente complejo sinaptonémico , hace que los dos homólogos se emparejen, entre las fases de leptoteno y paquiteno de la meiosis I. ^{[ 4 ]} La resolución del intermedio de recombinación de ADN en un entrecruzamiento intercambia segmentos de ADN entre los dos cromosomas homólogos en un sitio llamado quiasma (plural: quiasmas) . Este intercambio físico de hebras y la cohesión entre las cromátidas hermanas a lo largo de cada cromosoma aseguran un apareamiento robusto de los homólogos en la fase de diploteno. La estructura, visible mediante microscopía, se denomina bivalente. ^{[ 5 ]}

Esta intrincada maquinaria molecular es fundamental para la regulación de la expresión génica en cada célula. Durante las etapas iniciales del desarrollo del organismo, la activación coordinada de diversos programas transcripcionales es crucial y debe ejecutarse cuidadosamente para dar forma a cada órgano y tejido. Los promotores bivalentes y los potenciadores latentes son regiones reguladoras con marcas de histonas asociadas a resultados transcripcionales tanto positivos como negativos. Finalmente, destacamos la posible relación entre la bivalencia y el cáncer, lo que podría impulsar la investigación biomédica en la etiología y el tratamiento de la enfermedad.

Un bivalente es la asociación de dos cromosomas homólogos replicados que han intercambiado hebras de ADN en al menos un sitio llamado quiasma. Cada bivalente contiene un mínimo de un quiasma y rara vez más de tres. Este número limitado (mucho menor que el número de roturas de ADN iniciadas) se debe a la interferencia de entrecruzamiento , un fenómeno poco comprendido que limita el número de resolución de eventos de reparación en entrecruzamiento en la proximidad de otro resultado de entrecruzamiento preexistente, limitando así el número total de entrecruzamientos por par de homólogos. ^{[ 4 ]} Un gen bivalente es un gen marcado con las modificaciones epigenéticas H3K4me3 y H3K27me3 en la misma área de este tipo y se propone que desempeña un papel fundamental relacionado con la pluripotencia en células madre embrionarias (ES). Los promotores bivalentes marcados con las modificaciones de histonas H3K27me3 y H3K4me3 son característicos de los promotores preparados en células madre embrionarias (ES). El modelo de promotores en estado de reposo postula que la cromatina bivalente en las células ES se transforma en monovalente tras la diferenciación. Gracias a la disponibilidad de datos de secuenciación de ARN de célula única (scRNA-seq), es posible estudiar con mayor detalle los cambios posteriores en el estado transcripcional de los promotores bivalentes.