Investigadores del Instituto de Neurociencias, centro mixto de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han participado en un estudio que determina, por primera vez, el impacto de las alteraciones en la estructura tridimensional de la cromatina neuronal en la función neuronal y el comportamiento animal. Este estudio, que ha publicado la revista Nature Communications, identifica genes de especial relevancia en trastornos neuro-psiquiátricos que podrían ser particularmente sensibles a este tipo de regulación epigenética.

Reconstrucción 3D de la cromatina en el núcleo de una neurona del hipocampo de un animal control (izquierda) y en la cepa mutante (derecha).

El interior del núcleo celular tiene una estructura tridimensional organizada en la que regiones del genoma que pueden encontrarse a millones de bases de distancia, o incluso en distintos cromosomas, interaccionan físicamente para generar sub-estructuras con funciones diferenciadas. La arquitectura nuclear puede tener especial relevancia en el caso de las neuronas porque estas células viven durante muchos años y nunca se replican, por lo que la formación de algunas de estas estructuras especializadas es probablemente irreversible. En el núcleo neuronal, las regiones de la cromatina que no se expresan están empaquetadas formando estructuras características como la heterocromatina perinuclear y los cromocentros. Aunque la función específica de estas subestructuras es desconocida en la actualidad, su estabilidad y sus características sugieren que son fisiológicamente relevantes.

El investigador del Instituto de Neurociencias Ángel Barco ha explicado que “nuestro trabajo se ha basado en la utilización de técnicas genéticas para interferir con las estructuras heterocromáticas del núcleo celular y provocar la desorganización del interior nuclear de forma selectiva en neuronas maduras del cerebro anterior. El estudio revela que, inesperadamente, la perdida de estas estructuras no afecta la viabilidad neuronal sino que está asociada con cambios transcripcionales y fisiológicos altamente específicos, incluyendo cambios en la función serotoninérgica que juega un papel clave en la depresión y ansiedad, y ha sido relacionada con el autismo, la esquizofrenia y otros trastornos del sistema nervioso. Hemos podido observar como los animales empleados en el estudio presentaban graves alteraciones de la conducta.”.

Los resultados publicados demuestran que la organización tridimensional de la cromatina neuronal proporciona un nuevo y aún poco comprendido mecanismo para la regulación epigenética de la expresión génica que desempeña un papel fundamental en la función neuronal. El estudio, en el que también han colaborado investigadores de la Universidad de Castilla La Mancha, la Estación Experimental Aula dei del CSIC y del Instituto Nencki de Varsovia, identifica, además, algunos genes asociados con enfermedades neuro-psiquiátricas, que parecen ser sensibles a regulación epigenética a través de cambios en la arquitectura de la cromatina.