Científicos de Salk identifican factores que desencadenan el crecimiento de células cancerosas nativas de ALT

Científicos de Salk identifican factores que desencadenan el crecimiento de células cancerosas nativas de ALT

Los investigadores vinculan la construcción descuidada de los términos cromosómicos con la proliferación de células tumorales no regulada

LA JOLLA, CA—Los cánceres muy diversos comparten un rasgo: la capacidad de división celular sin fin. El crecimiento no regulado se debe en gran parte al hecho de que las células tumorales pueden reconstruir los extremos protectores de sus cromosomas, que están hechos de secuencias de ADN y proteínas repetidas. Normalmente, la división celular se detiene una vez que estas estructuras, llamadas telómeros, se desgastan. Pero las células cancerosas continúan desplegando una de dos estrategias para reconstruir los telómeros.

Una estrategia, que ocurre en aproximadamente el 90 por ciento de los cánceres, requiere aumentar la producción de una enzima que alarga los telómeros llamada telomerasa. Una estrategia menos entendida, empleada por el 10-15 por ciento restante de los cánceres, se llama ALT (alternativa de alargamiento de los telómeros). Anteriormente, los biólogos sabían que la ALT existía simplemente porque las células tumorales podían reconstruir telómeros largos, aunque de aspecto descuidado, sin telomerasa. Cómo lo hicieron seguía siendo un misterio.

Ahora los científicos en el laboratorio de Jan Karlseder, profesor en Salk's Laboratorio de Biología Molecular y Celular y titular de la cátedra Donald y Darlene Shiley, informan sobre la primera inducción experimental de un programa de construcción de telómeros ALT en células humanas. Ese descubrimiento, reportado el 12 de enero de 2014 en Naturaleza Biología Estructural y Molecular, los ubica en los factores objetivo que impulsan el crecimiento de células cancerosas dependientes de ALT.

Karlseder es un experto en cómo la bioquímica de los telómeros afecta el cáncer y el envejecimiento. “La gente se ha enfocado en la telomerasa como una posible terapia contra el cáncer durante mucho tiempo”, dice, y señala que los medicamentos contra la telomerasa se encuentran en ensayos clínicos de fase II contra varios tipos de cáncer. “Pero los estudios con ratones muestran que cuando se suprime la telomerasa, las células pueden regular al alza la ALT. Eso hace que sea absolutamente crítico desarrollar formas de bloquear ALT”.

Para aprender cómo las células activan la ALT, el grupo eliminó experimentalmente dos proteínas, ASF1a y ASF1b, en células pulmonares normales y en una línea celular cancerosa que depende de la telomerasa para la inmortalidad. Las proteínas ASF1 son "acompañantes" moleculares, lo que significa que guían a las proteínas más glamorosas a su lugar celular adecuado. ASF1, de hecho, "acompaña" a una proteína histona, que cuando se enrolla en un complejo con el ADN, forma el bloque de construcción estructural básico del ADN llamado nucleosoma.

El equipo observó una escasez relativa de nucleosomas en los telómeros de las células sin ASF1, como cabría esperar una vez que se pierde una histona chaperona. También encontraron que las células cancerosas sin ASF1 desconectaron la telomerasa pero continuaron prosperando, lo que significa que las células tumorales pueden explotar cualquier estrategia para alargar los telómeros.

Lo más significativo es que la microscopía mostró que los núcleos de las células sin ASF1 contenían agregados de ADN telomérico, conocidos como cuerpos PML. Los cuerpos de LMP, llamados así porque se observaron por primera vez en células tumorales de leucemia promielocítica, son un sello distintivo de los cánceres dependientes de ALT. "La formación masiva de cuerpos de LMP en células normales fue inesperada", dice Roddy O'Sullivan, becario postdoctoral en el laboratorio de karlseder y el primer autor del estudio. "Fue nuestra primera pista de que la pérdida de ASF1 induce ALT".

Luego, el equipo no dejó ninguna piedra bioquímica sin remover para confirmar que las células estaban activando la ALT. En el factor decisivo, Nausica Arnoult, una postdoctoral en el laboratorio de Karlseder y una de las coautoras del estudio, aprovechó una etiqueta fluorescente que otros habían incrustado en el extremo telomérico de un cromosoma y luego utilizó un método de imagen de cromosoma completo llamado FISH para rastrear dónde la etiqueta se fue con el tiempo. Descubrió que la pérdida de ASF1 iniciaba un juego de ping-pong intranuclear: las células replicaban la etiqueta y luego la lanzaban de un lado a otro entre diferentes cromosomas para construir telómeros desorganizados pero útiles.

O'Sullivan dice que este experimento técnicamente exigente fue extremadamente informativo. “Para identificar ALT, el estándar de oro es el intercambio de ADN telomérico de un cromosoma a otro”, dice. “Una vez que vimos eso, supimos que la pérdida de ASF1 estaba induciendo ALT”.

Anteriormente, los investigadores del cáncer conjeturaron que dado que los extremos cromosómicos se intercambian en ALT, la mutación de los genes que restringen el intercambio de ADN, un proceso que los científicos llaman recombinación, en realidad podría causar la afección (o, para extender la metáfora del ping-pong, hacer que las células pierdan el control de la paleta) . Pero Karlseder dice que el origen molecular de ALT ya no es discutible.

“Nuestro artículo muestra que la supresión de ASF1 induce ALT al afectar el ensamblaje del nucleosoma”, dice. "Por lo tanto, la recombinación que vemos en las células dependientes de ALT es un efecto, no la causa".

O'Sullivan llegó al laboratorio de Karlseder hace siete años para explorar si las interacciones histona/ADN en los nucleosomas alteraban la función de los telómeros. Pronto se unirá a la facultad en el Centro de Cáncer Hillman en el Universidad de Pittsburgh, satisfecho sabiendo que demostró que la estructura cromosómica aberrante subyace en el crecimiento de una proporción significativa de cánceres humanos.

“Este trabajo ilustra un concepto muy básico”, dice. "Es decir, cuando se rompe la forma en que las células empaquetan el ADN en los nucleosomas, se produce un daño".

El desarrollo de los inhibidores de ALT está en pañales. Este estudio ahora proporciona una forma de construir y evaluar reactivos contra el cáncer dirigidos a la vía ALT/ASF1.

“En células de mamíferos, solo hemos podido estudiar la ALT en células derivadas de tumores dependientes de ALT”, dice Karlseder, quien también emplea modelos de gusanos redondos para probar la construcción de telómeros dependientes de ALT. “Ahora que tenemos una forma controlada de inducir la vía, podemos probar cualquier gen que pueda actuar como inhibidor”.

También contribuyeron al proyecto Daniel H. Lackner, Liana Oganesian y Candy Haggblom, del laboratorio Karlseder, y Geneviève Almouzni y Armelle Corpet, del Marie Curie/Centro Nacional de la Investigación Científica en París.

Los financiadores principales del estudio fueron los Federación Estadounidense para la Investigación del Envejecimiento, el Centro Glenn para la Investigación sobre el Envejecimiento, el Programa de ciencias de la frontera humana, la Los Institutos Nacionales de Salud, Sabo Trust, la Fundación Fritz B. Burns, la Fundación Philip Messinger y la 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.