La solución de un rompecabezas genético

Los resultados contribuyen a aclarar los procesos biológicos de genes y células y en concreto los relacionados con la división celular.

Descubierta la forma en la que las células heredan información precisa que no se encuentra en sus genes

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La investigación, publicada en Developmental Cell, fue posible en parte gracias a fondos del proyecto EPICENTROMERE («Determinación del mecanismo epigenético de propagación de los centrómeros»), financiado a su vez mediante una prima internacional de regreso (IRG) Marie Curie por valor de 100 000 euros concedida al amparo del Séptimo Programa Marco (7PM). Los resultados contribuyen a aclarar los procesos biológicos de genes y células y en concreto los relacionados con la división celular.

En el organismo humano existen 10 billones de células genéticamente idénticas pero que al desarrollarse se diferencian en tipos muy distintos como las neuronas, las células cutáneas o las musculares.

Esta capacidad tiene su origen en la activación de algunos genes y en la inhibición de otros. Las células especializadas son capaces de memorizar su identidad concreta al recordar los genes que han de activarse y los que no incluso al hacer copias de sí mismas.

El equipo de investigadores, dirigido por Lars Jansen del Instituto Gulbenkian de Ciencia (IGC, Portugal), indicó que este tipo de memoria no está escrita directamente en el ADN (ácido desoxirribonucleico) pero sí que se hereda. Por otro lado, las instrucciones no genéticas (epigenéticas), suelen ubicarse en las proteínas y controlan tanto los genes como la disposición de los cromosomas.

El equipo descubrió la manera en la que uno de estos centros organizativos epigenéticos se transmite desde las células madre a las hijas. Los descubrimientos podrían servir para dilucidar la forma en la que un fallo en la división celular puede provocar cáncer.

Los investigadores dedicaron su atención al centrómero, una estructura proteica ubicada en cada cromosoma que se une al citoesqueleto durante el proceso de división celular. Éste garantiza que cada célula nueva obtenga un conjunto de cromosomas.

Los científicos inciden en la importancia del correcto funcionamiento de los centrómeros. Cuando el proceso no se realiza a la perfección, las células reciben una cantidad incorrecta de genes, provocando la aparición de células tumorales.

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Como un reloj molecular

«Durante la división celular, se generan dos copias exactas de todos los genes para distribuirlas a dos células», explicó Mariana Silva, autora principal y doctorando del laboratorio de Jansen. «La información epigenética atraviesa un proceso similar.

Pero, ¿cómo copia la célula una estructura proteica y asegura que se realiza la cantidad adecuada de copias? Son preguntas para las que la comunidad científica aún no tiene respuesta. Dirigimos nuestros esfuerzos al centrómero debido a que se conoce la proteína clave responsable de su comportamiento epigenético.»

Esta proteína, conocida como CENP-A, conserva una «memoria molecular» del centrómero y garantiza que se herede de forma adecuada. El Dr. Jansen y su equipo descubrieron en estudios anteriores que, aunque el ADN celular se duplica antes de la mitosis, el centrómero sólo lo hace después de la misma bajo la dirección de la proteína CENP-A. Lo que no se conocía hasta ahora era el factor que inicia la duplicación o si existen garantías de su exactitud.

En el estudio referido se señaló que la misma maquinaria que controla el proceso ya conocido de duplicación del ADN controla el de la proteína CENP-A. Esta maquinaria actúa como un reloj molecular que dirige los distintos pasos del ciclo celular en serie.

Acerca de estos descubrimientos, el Dr. Jansen declaró lo siguiente: «Lo que hemos descubierto es un mecanismo muy simple y sencillo mediante el que las células hacen coincidir la duplicación de ADN, la división celular y la organización del centrómero. Al utilizar el mismo mecanismo en todos estos pasos [cinasas dependientes de ciclinas (Cdk)] pero de maneras opuestas, la célula garantiza que las copias de genes y centrómeros son las adecuadas y se realizan en su debido momento. Al mantener estos procesos críticos separados temporalmente se evitan errores importantes.

El conocimiento de estos principios generales de la herencia epigenética es básico para entender la regulación génica, la organización del genoma y una amplia gama de enfermedades provocadas por estos mecanismos.»

Al estudio contribuyeron expertos de Reino Unido y Estados Unidos.

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