Un avance con IA revela nuevas formas de entender el ADN humano

Cada célula del cuerpo humano logra comprimir más de 1,8 metros de ADN en un espacio diminuto, similar a meter una casa en un terrón de azúcar. Para mantener ese orden, el ADN se enrolla sobre proteínas llamadas nucleosomas. Investigadores de los Institutos Gladstone y Arc en EE.UU. descubrieron que estas estructuras son mucho más dinámicas, lo que puede tener implicaciones directas para tratar enfermedades complejas y el envejecimiento.

Durante décadas, se creyó que el ADN permanecía muy apretado alrededor del nucleosoma, impidiendo que la célula acceda a él. Solo el ADN desenrollado parecía estar disponible para su uso. Sin embargo, estos hallazgos muestran que esa visión de “encendido o apagado” quedó obsoleta.

Vijay Ramani, investigador del Gladstone Institutes, explicó que antes pensábamos que los genes estaban encendidos o apagados, pero ahora es más como un dial de volumen. Esto revela un código organizacional completamente nuevo para el genoma.

Para entender mejor esta estructura, el equipo utilizó una herramienta de IA llamada IDLI, basada en una tecnología previa llamada SAMOSA. Mientras que SAMOSA mapea la posición de los nucleosomas en moléculas individuales de ADN, IDLI analiza los datos en dos dimensiones, explorando su estructura interna y su posición en la fibra de ADN.

Cada nucleosoma está formado por ocho bloques distintos. IDLI detecta si todos esos bloques están presentes y unidos correctamente. Cuando alguno falta o está suelto, el nucleosoma se distorsiona y deja secciones de ADN parcialmente expuestas. Al analizar células madre embrionarias de ratón, encontraron que más del 85% de los nucleosomas presentaba alguna distorsión, indicando que el genoma es mucho más accesible de lo que se creía.

Hani Goodarzi, investigador del Arc Institute, comparó la comprensión previa con leer un texto solo con sonidos y silencios. Ahora, con estas herramientas, podemos ver letras, palabras y una gramática que las controla, abriendo nuevas perspectivas en genética.

Los investigadores identificaron 14 estados estructurales diferentes de nucleosomas, cada uno asociado a distintos niveles de actividad genética. Estos patrones se replicaron en células humanas que se transformaban en células hepáticas y en muestras de hígado de ratón. La interacción de factores de transcripción, proteínas que activan o apagan genes, también moldea la forma de los nucleosomas. Al eliminar algunos de estos factores, los patrones de distorsión cambiaron, mostrando cómo la estructura interna regula la actividad genética.