Images
- OpenCGChromatin permet simular amb un gran detall molecular com s’organitza i es mou la cromatina.
- Publicat a Nature Communications, l’estudi és fruit d’una col·laboració entre l’IRB Barcelona, la Universitat de Cambridge, UT Southwestern Medical Center i el Howard Hughes Medical Institute.
L’ADN de les nostres cèl·lules s’enrotlla al voltant d’unes proteïnes anomenades histones per formar nucleosomes, que al seu torn s’organitzen en cromatina. Aquesta organització permet compactar el material genètic dins del nucli i influeix en la facilitat amb què es poden llegir els gens i reparar els danys a l’ADN. Per entendre com canvia la cromatina, cal estudiar moviments i interaccions moleculars difícils de captar experimentalment.
Un equip internacional de recerca liderat per l’IRB Barcelona, la Universitat de Cambridge, UT Southwestern Medical Center i el Howard Hughes Medical Institute, a UT Southwestern Medical Center, ha desenvolupat OpenCGChromatin. Aquesta eina funciona com un «microscopi computacional»: mitjançant simulacions, permet explorar com es plega la cromatina, com interactuen els seus components i quines forces mantenen unides les seves estructures.
«El repte és relacionar les interaccions entre molècules individuals amb el comportament de fragments molt més extensos de cromatina. Aquesta eina ens permet estudiar totes dues escales dins d’un mateix marc i entendre com petits canvis moleculars poden alterar l’empaquetament de l’ADN», explica el Dr. Modesto Orozco, cap del laboratori de Modelització Molecular i Bioinformàtica de l’IRB Barcelona, investigador ICREA Acadèmia i catedràtic de la Universitat de Barcelona, que ha codirigit l’estudi.
«OpenCGChromatin es va inspirar en el magnífic treball experimental de criotomografia electrònica del grup del professor Michael Rosen a UT Southwestern Medical Center i al Howard Hughes Medical Institute, que ha codirigit aquest estudi amb nosaltres», assenyala la professora Rosana Collepardo-Guevara, de la Universitat de Cambridge, codirectora de l’estudi.
De les interaccions moleculars a l’empaquetament de l’ADN
L’eina combina una representació detallada de l’ADN i les proteïnes amb una eficiència computacional més gran. Això permet estudiar sistemes de cromatina més de deu vegades més grans que els que podien abordar els models anteriors amb una resolució comparable, inclosos conjunts formats per centenars de nucleosomes, les unitats bàsiques de l’empaquetament de l’ADN.
Les simulacions reprodueixen observacions obtingudes mitjançant microscòpia i experiments bioquímics i, alhora, revelen els moviments de regions flexibles de les histones que són difícils de resoldre experimentalment.
«El que ha aconseguit Kieran Russell, primer autor d’aquest estudi, és extraordinari. Ha portat la modelització de la cromatina a un nou nivell i ens permet simular sistemes a una escala i amb un grau de detall molecular que abans quedaven fora del nostre abast. Ara podem relacionar la composició química de la cromatina amb la seva organització a diferents escales —des de les interaccions moleculars fins a estructures de la mida d’un gen i condensats biomoleculars— sense perdre la connexió amb les dades experimentals. M’entusiasma perquè OpenCGChromatin obre tot un ventall de preguntes noves que ara podem abordar computacionalment», afirma Collepardo-Guevara.
«Les simulacions ens ajuden a entendre per què un canvi en la distància entre nucleosomes o la incorporació de modificacions químiques a les histones poden fer que la cromatina es comporti d’una altra manera», explica David Farré-Gil, també autor de l’article.
OpenCGChromatin està disponible com a programari de codi obert perquè altres equips de recerca el puguin utilitzar per estudiar els principis físics que regeixen l’organització del genoma.
Article relacionat:
Near-atomistic simulations reveal the molecular principles that control chromatin structure and phase separation
Kieran Russell, Yifang Chen, Jorge R. Espinosa, David Farré-Gil, Huabin Zhou, Maria Julia Maristany, Jose Ignacio Perez-Lopez, Jan Huertas, Modesto Orozco*, Michael K. Rosen* & Rosana Collepardo-Guevara*
Nature Communications (2025) DOI: 10.1038/s41467-026-78050-6
IRB Barcelona
L’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) treballa per aconseguir una vida lliure de malalties. Desenvolupa una recerca multidisciplinària d’excel·lència per curar el càncer i altres malalties vinculades a l'envelliment. Treballa establint col·laboracions amb la indústria farmacèutica i els principals hospitals per fer arribar els resultats de la recerca a la societat a través de la transferència de tecnologia, i du a terme diferents iniciatives de divulgació científica per mantenir un diàleg obert amb la ciutadania. L’IRB Barcelona és un centre internacional que acull al voltant de 400 investigadors de més de 30 nacionalitats. Reconegut com a Centre d'Excel·lència Severo Ochoa des de 2011, és un centre CERCA i membre del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
