Procesamiento del genoma somático

El genoma de la mayoría de las células eucariotas permanece prácticamente constante durante la vida. Sin embargo, existen casos en los que el genoma se altera en células específicas o en diferentes etapas del ciclo vital durante el desarrollo. Por ejemplo, no todas las células humanas tienen el mismo contenido genético que los glóbulos rojos, que carecen de núcleo. Uno de los grupos mejor conocidos en cuanto a cambios en el genoma somático son los ciliados . El proceso que da lugar a una variación del genoma somático que difiere del genoma de la línea germinal se denomina procesamiento del genoma somático .

El resultado de este proceso es la eliminación de un genoma completo de una célula. El ejemplo más conocido es el proceso de enucleación de los eritrocitos . Una célula madre procesada sufre cambios que provocan la pérdida de su núcleo. En la fase inicial, un proeritroblasto experimenta más divisiones mitóticas , en las que se crean eritroblastos con un núcleo más pequeño y este se desplaza hacia un lado de la célula. El núcleo queda aislado del citoplasma y, posteriormente, el eritroblasto se divide en un reticulocito, que conserva la mayor parte del citoplasma , y ​​un pirenocito, con el núcleo condensado. El pirenocito, con todo el material genético de la célula, es degradado por un macrófago . El glóbulo rojo maduro, sin núcleo, puede transportar oxígeno correctamente. ^{[ 1 ]}

La disminución de la cromatina es un proceso de eliminación parcial del material genético de la cromatina del genoma de las células somáticas prospectivas . Se encontró que este proceso ocurre durante la etapa temprana del desarrollo en tres grupos: nematodos , copépodos y mixinos ^{[ 2 ].} Uno de los primeros estudios sobre el procesamiento del genoma somático fue observado por Boveri en la eliminación de cromatina a gran escala en el nematodo parásito Parascaris univalens ^{[ 3 ]} . Durante la disminución de la cromatina, los cromosomas somáticos se fragmentan con nuevos telómeros añadidos en muchos lugares diferentes y carecen de heterocromatina , por lo que difieren de las células de la línea germinal con respecto a la estructura y el contenido genético. Las células germinales de P. univalens contienen solo dos cromosomas, pero en la embriogénesis temprana, las regiones eucromáticas centrales de los cromosomas se fragmentan en un conjunto somático diploide de 2 × 29 autosomas y 2 × 6 cromosomas X en hembras o 2 × 29 autosomas y 6 cromosomas X en machos, que se segregan a los dos núcleos hijos. Posteriormente, toda la heterocromatina se degrada en el citoplasma. Como resultado de la disminución de la cromatina, P. univalens pierde aproximadamente entre el 80 y el 90 % del ADN germinal nuclear total. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

La disminución de la cromatina también ocurre en eucariotas unicelulares, como los ciliados. Los ciliados tienen dos núcleos: el micronúcleo (núcleo de la célula germinal), que no expresa genes, y el macronúcleo, donde se expresan la mayoría de los genes y que está sujeto a la eliminación de la cromatina. Durante este proceso, los cromosomas se fragmentan, se elimina la cromatina y se crean nuevas moléculas de ADN con telómeros añadidos. El macronúcleo final tiene mayor contenido genético que el micronúcleo. En los ciliados existen dos tipos de disminución: el primero es la fragmentación del genoma y la pérdida de secuencias repetitivas, y el segundo es la eliminación de secuencias eliminadas internamente en los cromosomas y la reunificación de los fragmentos de ADN restantes. ^{[ 6 ]}

La reordenación genética es un tipo de procesamiento genómico que se encuentra particularmente en los ciliados. Los genes de la línea germinal en el micronúcleo de los ciliados están compuestos por fragmentos de ADN codificantes de proteínas (MDS) interrumpidos por muchas secuencias de ADN no codificantes , también llamadas secuencias internas eliminadas (IES).

En la clase Spirotrichea , a la que pertenece Oxytricha , los fragmentos de ADN codificantes de proteínas en un micronúcleo se encuentran en orden permutado. Durante el desarrollo sexual, el contenido genético del macronúcleo somático se deriva del micronúcleo. Primero, se eliminan algunas partes, incluyendo los IES, del ADN micronuclear para generar un genoma transcripcionalmente activo en el macronúcleo. Además, los MDS codificados en el micronúcleo, que no son secuenciales, deben someterse a un proceso de desciframiento genético para ser ligados en el orden correcto y generar genes funcionales ^{[ 7 ] [ 8 ].}

Las reordenaciones locales afectan solo a loci específicos. Estas reordenaciones, por ejemplo, ayudan a crear genes que producen una gran variedad de inmunoglobulinas en los vertebrados. Durante la vida, los organismos tienen contacto con una gran cantidad de antígenos , lo que significa que el sistema inmunitario necesita sintetizar una amplia gama de anticuerpos . Cada inmunoglobulina es un tetrámero que consta de cuatro polipéptidos conectados por puentes disulfuro . Forman dos cadenas pesadas largas y dos cadenas ligeras cortas. Pero el genoma de los vertebrados no codifica genes completos de inmunoglobulinas pesadas y ligeras, sino solo segmentos génicos. Los segmentos de la cadena pesada se encuentran en el cromosoma 14 e incluyen 11 segmentos génicos constantes (C _H ), que están precedidos por 123-129 segmentos variables (V _H ), 27 segmentos génicos de diversidad (D _H ) y 9 segmentos de unión (J _H ), que codifican diferentes versiones de los componentes V, D y J. Los loci de las cadenas ligeras en el cromosoma 2 (locus κ) y el cromosoma 22 (locus λ) tienen una estructura similar, pero no contienen segmentos D. En la etapa temprana del desarrollo de los linfocitos B , los loci de las inmunoglobulinas se reorganizan. Durante la reorganización, el segmento V _H del locus de la cadena pesada se conecta con un segmento D _H , y luego el grupo VD se combina con el segmento J _H. Finalmente, se obtiene un exón con un marco de lectura abierto que codifica los segmentos V _H , D _H y J _H de la inmunoglobulina. Mediante el empalme de ARN durante la transcripción, este exón se conecta con el exón del segmento C _H. El ARNm complementario de la cadena pesada puede traducirse en una inmunoglobulina específica para un solo linfocito. ^{[ 9 ]}