Las algas proporcionan nuevas pistas sobre el cáncer

12 de Octubre de 2006

Las algas proporcionan nuevas pistas sobre el cáncer

12 de Octubre de 2006

La Jolla, CA – Un alga verde microscópica ayudó a los científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos a identificar una función novedosa para la proteína retinoblastoma (RB), conocida por su papel como supresor de tumores en células de mamíferos. Al acoplar el tamaño celular con la división celular, RB asegura que las células permanezcan dentro de un rango de tamaño óptimo.

Sus hallazgos, que se publicarán en la edición en línea del 12 de octubre de Genética PLoS, muestran que RB impide que las células se dividan antes de que alcancen un tamaño mínimo y podría proporcionar nuevos conocimientos sobre los orígenes del cáncer.

"Tener el tamaño correcto es muy importante para las células porque su fisiología cambia drásticamente cuando cambia la relación superficie-volumen", explica el autor principal. james umen, Ph.D., profesor asistente y catedrático del Hearst Endowment en el Laboratorio de Biología Vegetal de Salk. "El cuerpo humano está compuesto por billones de células, cada una de las cuales debe coordinar su crecimiento y división para mantener el equilibrio de tamaño", añade.

Este proceso está muy estrictamente regulado y cualquier tipo de célula siempre permanecerá dentro de un rango de tamaño muy estrecho, pero los medios por los cuales se determina el tamaño de la célula siguen siendo un misterio. En las células en proliferación, se cree que los mecanismos de control denominados puntos de control evitan que las células se dividan hasta que alcancen un tamaño específico, pero la naturaleza de los puntos de control ha resultado difícil de analizar.

Comprender cómo las células equilibran los procesos opuestos de crecimiento y división para lograr el control de tamaño es más que una simple búsqueda intelectual fascinante para los biólogos celulares: la pérdida de control del tamaño es un sello distintivo de las células cancerosas, que exhiben graves defectos en la regulación del crecimiento y la división.

"En las células de mamíferos es muy difícil separar el control del tamaño del control del ciclo celular porque es muy fácil alterar el tamaño de las células como consecuencia indirecta de la manipulación de las tasas del ciclo celular", dice Umen.

La diminuta alga unicelular Chlamydomonas reinhardtii proporcionó un organismo modelo para estudiar el vínculo entre el tamaño celular y el crecimiento. En la naturaleza, el organismo se encuentra en agua dulce y salobre y en todo tipo de suelo. Sus parientes cercanos se han adaptado a las duras condiciones que se encuentran en los respiraderos termales submarinos e incluso a la vida bajo la plataforma de hielo de la Antártida. En el laboratorio, C. reinhardtii se ha utilizado para investigar cuestiones agrícolas, relacionadas con la energía y médicas.

Chlamydomonas es particularmente adecuado como organismo para analizar los mecanismos de control detrás del tamaño celular, no sólo por su simplicidad sino también por su peculiar ciclo celular: durante una fase de crecimiento prolongada, las células aumentan muchas veces su tamaño original y luego, de repente, se dividen varias veces en rápidos sucesión. A pesar de esta rápida respuesta, la división celular está estrictamente controlada por un mecanismo de tamaño que garantiza que las células hijas nunca sean demasiado grandes ni demasiado pequeñas.

En el curso de un trabajo anterior, Umen identificó un homólogo de RB codificado por el mat3 gen en C. reinhardtii y más tarde descubrió homólogos de algas de otros participantes en la vía RB en humanos y ratones. Analizar su función en Chlamydomonas, el equipo de Salk aisló células con mutaciones en miembros individuales de la vía de señalización RB, e inmediatamente las cosas empezaron a ir mal.

Explica Umen, “Células con mutaciones en el C. reinhardtii El homólogo de RB comienza a dividirse prematuramente y continúa dividiéndose excesivamente, produciendo células hijas anormalmente pequeñas. Las mutaciones en las versiones de algas de dos objetivos clave del supresor de tumores RB tienen exactamente el efecto opuesto a las mutaciones de RB, lo que da como resultado células anormalmente grandes que no se dividen cuando deberían”. Estos hallazgos demuestran que una vez que las células alcanzan un tamaño crítico, necesitan que esas dos proteínas objetivo de RB se dividan según lo programado.

"Lo interesante para nosotros es que se ha conservado todo el módulo genético, desde las algas hasta las plantas y los humanos", afirma Umen. “Ha estado controlando la división celular durante más de mil millones de años. A medida que evolucionaron los organismos multicelulares, la vía RB fue cooptada para integrar señales de factores de crecimiento, pero su propósito original en células individuales era más fundamental: acoplar el tamaño celular a la progresión del ciclo celular”, añade.

Recientemente, ha surgido evidencia de que las células animales también tienen puntos de control de tamaño cuya naturaleza aún se desconoce. "Nuestros resultados abren la posibilidad de que la antigua función de control de tamaño de la vía RB que descubrimos en Chlamydomonas Es posible que todavía esté allí en las células animales, pero se integró en una red más grande que también responde a la entrada extracelular de los factores de crecimiento. Ahora será un desafío interesante analizar esa función de RB en células animales”, afirma.

Los investigadores que contribuyeron a este estudio incluyen al becario postdoctoral y primer autor Su-Chiung Fang, Ph.D., y al asistente de laboratorio Chris de los Reyes.

El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a los descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la capacitación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, MD, cuya vacuna contra la poliomielitis casi erradicó la poliomielitis, una enfermedad paralizante en 1955, inauguró el Instituto en 1965 con un terreno donado por la ciudad de San Diego y el apoyo financiero de March of Dimes.