Investigadores del St. Jude Children’s Research Hospital han logrado conciliar dos mecanismos relacionados pero conflictivos que subyacen al proceso de transcripción, que es la conversión de información genética del ADN en ARN mensajero. La separación de fases se ha propuesto como un motor en la transcripción debido a su capacidad para concentrar selectivamente proteínas y ADN en gotas discretas.
No obstante, los científicos se han enfrentado a la incertidumbre sobre qué es realmente determinante para la transcripción: ¿las gotas separadas por fases o las interacciones moleculares que contribuyen a la separación de fases mediante la formación de redes?
Estudio revela la interrelación de modelos de transcripción
Para abordar esta cuestión, los investigadores utilizaron el factor de transcripción de levadura Gcn4 para comparar el papel de pequeños complejos proteicos solubles frente a gotas más grandes y separadas por fases. Publicado en la revista Molecular Cell, el estudio encontró que ambos tipos de ensamblajes están profundamente entrelazados, con fuerzas impulsoras compartidas detrás de la formación de ambos. Aunque la transcripción puede ocurrir a través de ambos mecanismos, la separación de fases no necesariamente ofrece una actividad aumentada; de hecho, puede disminuirla.
Este entrelazamiento de los dos modelos fomentó la colaboración entre los autores corresponsales Tanja Mittag, Ph.D., del Departamento de Biología Estructural de St. Jude, y Aseem Ansari, Ph.D., del Departamento de Biología Química y Terapéutica de St. Jude. «Queríamos identificar qué es funcional en la regulación genética versus lo que es simplemente una consecuencia de la pegajosidad inherente de las secuencias que tienden a formar estructuras en red», comentó Ansari. Mittag añadió que «no se trataba de ‘esto o aquello’, sino de ‘esto y aquello'».
Con el objetivo de determinar si los condensados eran el motor o si los complejos solubles eran suficientes para la actividad transcripcional, los investigadores ajustaron metódicamente la capacidad del Gcn4 para separarse en fases. Dado que la transcripción involucra a muchas proteínas, también examinaron el efecto de ajustar la interacción entre Gcn4 y su socio de unión transcripcional, Med15. Los hallazgos revelaron que aumentar la capacidad de Gcn4 para formar gotas por sí mismo no necesariamente incrementaba la actividad.
Curiosamente, al agregar Med15 y ADN a la mezcla, la formación de gotas podía explicar la actividad de manera efectiva, pero también lo hacían las interacciones moleculares. Solo cuando la fuerza de la interacción entre Med15 y Gcn4 era muy alta, el modelo de gotas prevalecía claramente. «En general, pensamos que los condensados y los complejos actúan de manera muy similar», afirmó Mittag. «Sin embargo, si generamos condensados que dependen de afinidades muy altas, sus propiedades internas probablemente no sean adecuadas para promover la actividad bioquímica».
Los investigadores también demostraron que el ADN rompía los condensados de Gcn4, lo que contrarresta el papel supuestamente favorable del ADN en la formación de condensados transcripcionales. «La suposición era que si tienes un fragmento de ADN con múltiples sitios de unión uno al lado del otro, facilita la nucleación y la formación de condensados», explicó Ansari. «Encontramos exactamente lo opuesto: los factores de transcripción podían formar un condensado completamente por sí solos, y cuando les proporcionas ADN, se descomponen».
Los hallazgos colectivos ofrecen un mensaje cauteloso sobre la interpretación de la transcripción exclusivamente a través de la lente de cualquiera de los dos modelos, especialmente considerando el complejo entorno en el que ocurre la transcripción. «Las respuestas no eran tan claras como esperábamos inicialmente, pero eso moderó nuestro pensamiento, llevándonos a considerar que tal vez estas son propiedades entrelazadas, que brindan matices y capas de control que el campo ha ignorado en gran medida», concluyó Ansari. «Es una lección que estos mecanismos no son mutuamente excluyentes».
El primer autor del estudio es Anne Bremer, junto a otros colaboradores como Walter Lang, Ryan Kempen, Kumari Sweta, Aaron Taylor y Madeleine Borgia, todos del St. Jude Children’s Research Hospital.
