Los complejos MCM son barreras que restringen la extrusión de bucle mediada por cohesión

Área de la Ciencia:

• La genómica
• Biología molecular
• Biología celular

Sus antecedentes:

• Los genomas eucariotas están organizados en bucles y dominios topológicamente asociados (TAD), cruciales para la regulación genética y la estabilidad genómica.
• Se sabe que la cohesina extruye el ADN en bucles, generalmente deteniéndose en los límites del CTCF.
• El papel de las máquinas unidas al ADN, como el complejo MCM, en el impedimento de la extrusión del bucle sigue siendo en gran medida desconocido.

Objetivo del estudio:

• Investigar si las máquinas ligadas al ADN, específicamente el complejo de mantenimiento de minicromosomas (MCM), actúan como barreras para la extrusión de bucle mediada por la cohesión.
• Comprender el impacto de los complejos MCM en la formación de bucles anclados con CTCF y el aislamiento de los límites del TAD.
• Aclarar el mecanismo por el cual los complejos MCM influyen en la organización tridimensional del genoma y la cohesión de las cromatidas hermanas.

Principales métodos:

• Hi-C de un solo núcleo (captura de conformación cromosómica de alta resolución) en zigotos de ratón y células HCT116.
• Simulaciones computacionales para modelar el comportamiento complejo de MCM como barreras.
• Imágenes de una sola molécula para observar las interacciones MCM-cohesina in vitro.
• Creación de MCM de levaduras quiméricas con motivos de interacción con la cohesión humana.

Principales resultados:

• La carga compleja de MCM reduce los bucles anclados en CTCF y disminuye el aislamiento del límite TAD en la fase G1.
• Los MCM actúan como barreras físicas que limitan la translocación de la cohesión, tanto in silico como in vitro.
• Los MCM quiméricos con motivos específicos inducen la pausa de la cohesión, lo que indica que los MCM son barreras activas.
• Los MCM influyen en el número de bucles anclados en CTCF y en la expresión génica de las células HCT116.

Conclusiones:

• El complejo de mantenimiento de minicromosomas (MCM) funciona como una barrera que restringe la extrusión de bucle mediada por cohesión antes de los sitios CTCF.
• Los complejos MCM se identifican como barreras activas que influyen en el establecimiento de la cohesión cromática hermana.
• Las distintas barreras de extrusión de bucle, incluidos los complejos MCM, juegan un papel crítico en la configuración de la organización tridimensional del genoma.