Los "anclajes" cromosómicos organizan el ADN durante la división celular

20 de diciembre de 2012

Los “anclas” cromosómicas organizan el ADN durante la división celular

El descubrimiento de Salk del nuevo papel de los telómeros en el crecimiento celular puede arrojar luz sobre el envejecimiento y las enfermedades relacionadas con la edad

20 de diciembre de 2012

LA JOLLA, CA—Para que los humanos crezcan y reemplacen y curen los tejidos dañados, las células del cuerpo deben reproducirse continuamente, un proceso conocido como “división celular”, por el cual una célula se convierte en dos, dos en cuatro, y así sucesivamente. Una cuestión clave de la investigación biomédica es cómo se organizan durante este proceso los cromosomas, que se duplican durante la división celular para que cada célula hija reciba una copia exacta del genoma de una persona.

Ahora, los científicos del Instituto Salk han descubierto una nueva característica de la división celular humana que puede ayudar a explicar cómo se organiza nuestro ADN en el núcleo a medida que las células se reproducen. Descubrieron que los telómeros, las tapas moleculares que protegen los extremos de los cromosomas, se mueven hacia el borde exterior del núcleo de la célula después de haber sido duplicados.

Si bien las implicaciones de esta reorganización espacial de los telómeros aún no están claras, los hallazgos pueden arrojar luz sobre cómo se regulan nuestros genes y cómo se alteran los programas de expresión génica durante la división celular, un paso importante para comprender el envejecimiento y las enfermedades que se derivan de mutaciones genéticas. como el cáncer.

“Lo que descubrimos es que los telómeros no solo protegen nuestros cromosomas, sino que también ayudan a organizar nuestro material genético en el núcleo”, dice Jan Karlseder, profesor del Laboratorio de Biología Celular y Molecular de Salk y de la Cátedra Donald y Darlene Shiley. "Esto es importante, porque la posición tridimensional del ADN en el núcleo influye en los perfiles de expresión génica y en cómo se transforma el genoma con el tiempo".

Los telómeros, una combinación de proteínas y ADN, son cruciales en la replicación del ADN, la supresión de tumores y el envejecimiento. Cada vez que una célula humana primaria se divide, sus telómeros se acortan, hasta que los telómeros críticamente cortos llevan a las células a la autodestrucción. Gran parte de la investigación de Karlseder se ha centrado en comprender la dinámica de los telómeros para desarrollar formas de influir en el proceso de envejecimiento y, como resultado, restringir el crecimiento de células cancerosas.

Además de explorar la participación de los telómeros en las enfermedades del envejecimiento prematuro y las interacciones entre la maquinaria de daño del ADN y los telómeros, Karlseder estudia el papel de los telómeros durante el ciclo celular. Estudios previos en células humanas han demostrado que los telómeros cambian de posición durante la división celular, lo que sugiere que también podrían desempeñar un papel en la organización del ADN en el núcleo. Pero estos estudios solo proporcionaron instantáneas aisladas de los telómeros en varias etapas del ciclo celular.

En su nuevo estudio, los investigadores de Salk utilizaron microscopía confocal avanzada de células vivas de lapso de tiempo para rastrear el movimiento de los telómeros en tiempo real a lo largo del ciclo celular. Siguieron los telómeros durante 20 horas en células vivas marcándolos con moléculas que brillaban bajo el microscopio. También registraron el movimiento de la cromatina, una combinación de ADN y proteínas que forma los cromosomas.

Los científicos descubrieron que los telómeros se trasladaron a la periferia exterior de la envoltura nuclear de cada núcleo de célula hija a medida que se ensamblan después de la mitosis, la etapa de división celular durante la cual el ADN de la célula se duplica para proporcionar a cada célula hija su propia copia. Al explorar las vías moleculares subyacentes, los investigadores determinaron que las interacciones entre dos proteínas, RAP1 y Sun1, parecen unir los telómeros a la envoltura nuclear. Sun1 solo también fue capaz de atraer los telómeros a la envoltura nuclear, lo que sugiere que la proteína es esencial para el proceso y que otros elementos podrían reemplazar a RAP1 durante la unión.

“La unión de los telómeros a la envoltura nuclear puede servir como punto de anclaje para reorganizar la cromatina después de cada división celular, de modo que nuestro ADN esté correctamente situado para la expresión génica”, dice Karlseder. “Este anclaje también podría desempeñar un papel en el mantenimiento de los telómeros, lo que influiría en el envejecimiento, el desarrollo del cáncer y otros trastornos asociados con el daño del ADN. Planeamos explorar estas posibilidades en futuros experimentos”.

Otros investigadores del Instituto Salk en el artículo fueron Laure Crabbe, Anthony J. Cesare y James M. Kasuboski y James AJ Fitzpatrick del Centro de Biofotónica Avanzada Waitt Core Facility.

La investigación fue apoyada por el Fundación Glenn para la Investigación Médica, el Los Institutos Nacionales de Salud (Subvención 5T32CA009370-29), el Robert John Sabo Trust y el Fundación de la calle Highland.

Sobre el Instituto Salk de Estudios Biológicos:
El Instituto Salk de Estudios Biológicos es una de las instituciones de investigación básica más importantes del mundo, donde profesores de renombre internacional investigan cuestiones fundamentales de las ciencias de la vida en un entorno único, colaborativo y creativo. Centrados tanto en el descubrimiento como en la orientación de futuras generaciones de investigadores, los científicos de Salk realizan contribuciones innovadoras a nuestra comprensión del cáncer, el envejecimiento, el Alzheimer, la diabetes y las enfermedades infecciosas mediante el estudio de la neurociencia, la genética, la biología celular y vegetal y disciplinas relacionadas.

Los logros de la facultad han sido reconocidos con numerosos honores, incluidos premios Nobel y membresías en la Academia Nacional de Ciencias. Fundado en 1960 por el pionero de la vacuna contra la polio Jonas Salk, MD, el Instituto es una organización independiente sin fines de lucro y un hito arquitectónico.