La organización 3D del ADN es clave para regenerar los tejidos, según un nuevo estudio
Tras una lesión, el ADN no solo activa nuevos genes: también cambia de forma y acerca regiones distantes dentro del núcleo. Un estudio con moscas demuestra que, si se interrumpen esos contactos, los tejidos pierden capacidad para repararse.
Por Enrique Coperías, periodista científico
El ADN se organiza en territorios y dominios dentro del núcleo celular, una arquitectura tridimensional dinámica que influye en la actividad de los genes y, según el nuevo estudio, también en la regeneración de los tejidos. Cortesía: Kirti Prakash, Instituto de Biología Molecular de Maguncia (Alemania) / Nikon Small World
La regeneración de un tejido exige que las células dañadas sean eliminadas y que otras se dividan, cambien de función y activen los genes necesarios para reconstruir lo perdido. Hasta ahora, este proceso se había estudiado principalmente como un cambio en la actividad del genoma.
Sin embargo, el ADN no es una cinta inmóvil que se limita a encender y apagar instrucciones. También se pliega, se compacta y establece contactos entre regiones que pueden encontrarse muy alejadas en la secuencia genética. Una investigación liderada por investigadores la Universidad de Barcelona, en España, demuestra ahora que esa reorganización espacial del ADN no es una simple consecuencia de la reparación, sino una parte necesaria del proceso regenerativo.
El trabajo, publicado en la revista Science Advances, ha identificado tres lazos de cromatina que se refuerzan después de una lesión y resultan necesarios para que un tejido dañado se regenere correctamente. Al eliminar las regiones del ADN que actúan como puntos de anclaje de esos lazos, los investigadores observaron una reducción significativa de la capacidad reparadora.
Lo más llamativo es que las mismas alteraciones apenas afectaron al desarrollo ordinario del organismo. El genoma parece adoptar, por tanto, una configuración tridimensional específica para responder a una lesión.
Qué es la organización tridimensional del genoma
La organización tridimensional del genoma es la forma en que el ADN se pliega y se distribuye dentro del núcleo de una célula. Este plegamiento permite que genes y regiones reguladoras muy alejados en la secuencia lineal puedan acercarse físicamente y actuar de manera coordinada.
Cada célula alberga en su núcleo una enorme cantidad de ADN. Si se desliara y se extendiera, el material genético de una célula humana mediría cerca de dos metros de largo, pero esta hebra debe caber en un espacio de apenas unas micras. Para conseguirlo, se enrolla alrededor de unas proteínas llamadas histonas y forma la cromatina, una estructura extraordinariamente dinámica que organiza y regula el genoma.
La cromatina no se distribuye al azar. El genoma se divide en compartimentos más activos o más silenciosos, en dominios que favorecen determinados contactos y en lazos capaces de aproximar genes y elementos reguladores separados por miles o incluso millones de letras genéticas. Recordemos que estas son cuatro: las bases nitrogenadas adenina (A), guanina (G), timina (T) y citosina (C).
🗣️ «Esta cromatina adopta una arquitectura tridimensional compleja que permite establecer contactos entre regiones del genoma muy alejadas entre sí, y regula qué genes se activan o se mantienen inactivos en cada momento», explica en un comunicado de la Universidad de Barcelona Montserrat Corominas, catedrática de la Facultad de Biología y miembro del Instituto de Biomedicina (IBUB), que ha liderado la investigación.
Hibridación in situ de los puntos de anclaje A1 (magenta) y A4 (verde), que forman el lazo de cromatina L1. Durante la regeneración (abajo), ambas regiones del ADN se aproximan dentro del núcleo celular, delimitado en blanco. Cortesía: Universidad de Barcelona
Un modelo para desentrañar la regeneración de los tejidos
Para estudiar qué sucede con esa arquitectura después de una lesión, el equipo recurrió a los discos imaginales del ala de la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster). Estas pequeñas estructuras presentes en las larvas contienen las células que darán lugar a las alas de la mosca adulta y constituyen un modelo clásico para investigar el desarrollo y la regeneración de los tejidos.
Los científicos provocaron la muerte controlada de una parte de las células del disco imaginal y analizaron cómo respondía el tejido mientras trataba de reparar la zona dañada.
Un mapa de los contactos físicos del ADN
Coriminas y sus colegas emplearon una técnica denominada Hi-C, que permite elaborar una especie de mapa de proximidad del genoma. En lugar de mostrar solo el orden lineal de las secuencias, revela qué regiones del ADN se encuentran físicamente cerca dentro del núcleo.
La técnica registra millones de contactos y los convierte en mapas donde pueden observarse los distintos niveles de plegamiento de la cromatina: compartimentos, dominios topológicos y lazos entre regiones distantes. El resultado se parece a un plano de las relaciones espaciales que mantiene la cromatina en un momento determinado.
Los resultados mostraron que la lesión no desorganizaba por completo el núcleo celular. Los grandes compartimentos del genoma y la mayoría de los dominios topológicos —regiones dentro de las cuales el ADN interactúa con mayor frecuencia—, conocidos como TAD, se mantenían relativamente estables.
Sin embargo, durante la regeneración disminuían moderadamente la separación entre los compartimentos activos e inactivos y el aislamiento de algunas fronteras entre dominios. Sobre ese fondo relativamente estable apareció el cambio más importante: tres lazos de cromatina de largo alcance aumentaban su frecuencia tras la lesión.
La mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, permitió estudiar cómo cambia la organización tridimensional del ADN durante la regeneración de los tejidos. Cortesía: Universidad de Cambridge
Tres lazos de cromatina necesarios para regenerar el tejido
Los investigadores confirmaron mediante microscopía que los extremos de algunos de esos lazos se encontraban más próximos en los núcleos del tejido regenerativo. Pero observar una coincidencia no bastaba para demostrar que los contactos tuvieran una función.
Para comprobarlo, el equipo utilizó herramientas genéticas, entre ellas la de edición génica conocida como CRISPR, que funciona como unas tijeras moleculares para modificar el ADN con alta precisión, con las que eliminó de forma milimétrica varios de los puntos de anclaje responsables de mantener esos lazos.
«Hemos identificado tres de esos lazos que forma el ADN y hemos demostrado experimentalmente que son necesarios para una regeneración eficiente —señala Carlos Camilleri-Robles, investigador de la UB y el IBUB y uno de los primeros autores del artículo. Y continúa—: Cuando alteramos las regiones responsables de formarlos, la capacidad regenerativa de los tejidos se redujo de forma significativa, mientras que el desarrollo normal del organismo se mantenía prácticamente intacto».
Las moscas modificadas podían desarrollar sus alas, pero mostraban más defectos en las venas y en otras estructuras alares cuando estas debían reconstruirse tras el daño.
La diferencia es relevante porque indica que los lazos de cromatina estudiados no parecen imprescindibles para fabricar el tejido por primera vez. Su función se vuelve especialmente importante cuando el organismo debe poner en marcha un programa de emergencia para reparar una lesión.
Los lazos coordinan redes de genes reparadores
La eliminación de cualquiera de los tres contactos produjo, además, alteraciones parcialmente coincidentes en la expresión de genes distribuidos por el genoma. El efecto no quedaba restringido a las secuencias más cercanas a cada anclaje.
También se modificaba el entorno tridimensional de H3K4me1, una marca química de las histonas asociada habitualmente con los potenciadores. Estas regiones reguladoras ayudan a controlar cuándo, dónde y con qué intensidad se activa un gen.
Los tres lazos parecen actuar, por tanto, de manera coordinada sobre una red más amplia de control genético. Su función no sería pues simplemente acercar dos fragmentos concretos de ADN, sino contribuir a crear un entorno nuclear favorable para que la célula active correctamente su programa regenerativo.
Los análisis también apuntan a la participación de la Cp190, una proteína arquitectónica capaz de organizar contactos de cromatina en la Drosophila.
En 2025, un estudio en la revista Genes & Development coordinado por Maria Cristina Gambetta, profesora de la Universidad de Lausana, en Suiza, demostró que la Cp190 facilita la formación de lazos cromosómicos que recorren distancias de millones de bases en las neuronas de la mosca. La alteración selectiva de esos contactos afectaba a genes regulados a larga distancia.
El nuevo trabajo amplía esta función de la arquitectura genómica y la relaciona con una respuesta biológica concreta: la reparación de un tejido dañado.
Montserrat Corominas, catedrática de la Universidad de Barcelona y líder de la investigación sobre el papel de la arquitectura tridimensional del genoma en la regeneración de los tejidos. Cortesía: ICREA
Resultados similares en la regeneración de nervios de ratón
Los resultados también encajan con una investigación publicada en 2024 en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences y liderado por Ilaria Palmisano, de la División de Ciencias del Cerebro, en Centro de Neurociencia Restaurativa del Imperial College de Londres (Reino Unido). En ese caso, Palmisano y sus colegas estudiaron neuronas sensoriales de ratón después de una lesión del nervio ciático.
El equipo comprobó que varios genes necesarios para que los axones —las prolongaciones de las neuronas que transmiten impulsos nerviosos a otras células— volvieran a crecer formaban complejos contactos entre sus promotores y potenciadores. Al reducir la RAD21, una pieza de la cohesina —el complejo proteico que ayuda a plegar el ADN y generar lazos—, se desorganizaron esos dominios, disminuyó la activación de los genes reparadores y empeoró notablemente la regeneración nerviosa.
La coincidencia entre ambos estudios resulta significativa. Uno analiza un tejido epitelial en una mosca y el otro, neuronas periféricas en ratones, pero los dos apuntan hacia una misma conclusión: para reparar una lesión no basta con disponer de los genes adecuados; el núcleo debe colocarlos en una configuración espacial que facilite su activación coordinada.
Qué implicaciones puede tener para la medicina regenerativa
El descubrimiento abre una nueva línea de investigación para la medicina regenerativa. Hasta ahora, buena parte de los esfuerzos se ha centrado en identificar genes, proteínas o señales químicas capaces de estimular la reparación. Los nuevos resultados sugieren que también será necesario comprender cómo se reorganiza físicamente el genoma.
En el futuro, conocer estos mecanismos podría ayudar a explicar por qué algunos tejidos regeneran con facilidad mientras que otros apenas pueden repararse. También podría revelar por qué la capacidad regenerativa disminuye con la edad o después de determinadas enfermedades.
Sin embargo, todavía no es posible manipular la arquitectura del ADN para regenerar órganos humanos. El estudio se ha realizado con moscas, y un disco imaginal es mucho más sencillo que un corazón, un hígado o un cerebro.
Además, eliminar una secuencia de anclaje puede modificar tanto el contacto físico como otras funciones reguladoras locales. Esta limitación dificulta separar completamente el efecto de la forma tridimensional del genoma de la actividad bioquímica de las secuencias eliminadas.
Será necesario comprobar si existen lazos equivalentes en tejidos de mamíferos, cómo se forman después de una lesión y si pueden modificarse sin provocar efectos indeseados. La arquitectura del genoma también interviene en el desarrollo, el envejecimiento y el cáncer. Una activación incontrolada de la proliferación o de la plasticidad celular podría tener consecuencias peligrosas.
🗣️ «En conjunto, nuestros resultados identifican un papel hasta ahora desconocido de la arquitectura del genoma en la reparación de tejidos y revelan una capa de regulación adicional de la expresión génica durante la regeneración», concluye Palmira Llorens-Giralt, investigadora de la UB y el IBUB y primera autora del trabajo.
El ADN no es únicamente el texto donde se almacenan las instrucciones de la vida. También es una estructura capaz de cambiar de forma para acercar y coordinar las instrucciones que una célula necesita cuando llega el momento de reparar los daños.▪️(14-septiembre-2026)
BIOLOGÍA Y MEDICINA REGENERATIVA
⏱️ LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
- El ADN cambia su organización tras una lesión: algunas regiones alejadas del genoma se aproximan físicamente dentro del núcleo celular.
- Tres lazos resultan esenciales: los investigadores identificaron tres contactos de cromatina que se refuerzan durante la regeneración.
- Sin esos lazos, el tejido se repara peor: al eliminar con CRISPR sus puntos de anclaje, disminuyó significativamente la capacidad regenerativa.
- Desarrollar y regenerar no son lo mismo: las alteraciones dificultaron la reparación del ala, pero apenas afectaron a su desarrollo normal.
- La forma del genoma regula la actividad genética: los lazos contribuyen a coordinar genes y regiones reguladoras necesarias para responder al daño.
- El hallazgo abre una nueva vía de investigación: la arquitectura 3D del ADN podría ayudar a comprender la regeneración, aunque el estudio se realizó en moscas y todavía no tiene aplicación clínica.
Información facilitada por la Universidad de Barcelona
Fuente: Palmira Llorens-Giralt et al. 3D genome organization in tissue regeneration involves long-range chromatin loops. Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aea8281
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