Vía crítica en el ciclo celular puede conducir al desarrollo de cáncer

Vía crítica en el ciclo celular puede conducir al desarrollo de cáncer

Los hallazgos de los investigadores de Salk sobre el acortamiento cromosómico sugieren un objetivo potencial para detener el crecimiento de células cancerosas

LA JOLLA, CA—Un equipo de científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos ha identificado por qué la interrupción de una vía vital en el control del ciclo celular conduce a la proliferación de células cancerosas. Sus hallazgos sobre los telómeros, los tramos de ADN en los extremos de los cromosomas que protegen nuestro código genético y hacen posible que las células se dividan, sugieren un objetivo potencial para las medidas preventivas contra el cáncer, el envejecimiento y otras enfermedades. Los hallazgos fueron publicados el 11 de julio de 2013 en Célula molecular.

Los telómeros se han comparado con las puntas de plástico al final de los cordones de los zapatos porque evitan que los extremos de los cromosomas se deshilachen y se peguen entre sí, lo que altera la información genética y puede promover el cáncer. Son cruciales para la replicación del ADN, la supresión de tumores y el envejecimiento. Cada vez que una célula humana se divide, sus telómeros se acortan. Cuando se vuelven demasiado cortos, la célula ya no puede dividirse y se vuelve inactiva, o "senescente", o muere. Las células pueden escapar de este destino activando una enzima llamada telomerasa, que evita que los telómeros se acorten y permite que las células sigan creciendo y dividiéndose. El crecimiento celular descontrolado es una característica principal de las células cancerosas, y se han identificado telómeros acortados en cánceres de páncreas, hueso, próstata, vejiga, pulmón, riñón y cabeza y cuello.

"A medida que los telómeros se acortan durante el envejecimiento [celular] normal, activan una respuesta al daño del ADN para detener el crecimiento celular, lo que protege nuestro ADN de cualquier daño", dice el autor principal del estudio. Jan Karlseder, profesor en Salk's Laboratorio de Biología Molecular y Celular y titular de la silla Donald y Darlene Shiley.

Karlseder y su equipo identificaron que la detención del crecimiento celular debido al acortamiento de los telómeros se limita a una parte específica del ciclo celular, llamada fase G1, que es la etapa más protegida del ciclo celular. “Sin embargo, la vía que controla la detención del crecimiento de la fase G1 se altera comúnmente en las células cancerosas, lo que permite que las células cancerosas se dividan a pesar de los telómeros acortados, lo que puede conducir a la inestabilidad genómica que se observa en las células malignas”.

Desde la izquierda: los científicos de Salk Makoto Hayashi, Anthony Cesare y Jan Karlseder

Imagen: Cortesía del Instituto Salk de Estudios Biológicos

En el estudio, Karlseder y sus colegas imitaron el proceso de envejecimiento celular mediante la eliminación parcial de una proteína llamada TRF2 de los telómeros de las células del fibrosarcoma humano (un tipo de cáncer que afecta el tejido conectivo). Al hacerlo, pudieron reproducir experimentalmente el proceso que ocurre naturalmente a medida que las células envejecen. Esta “desprotección” de los telómeros expuso los extremos de los cromosomas durante ciertas etapas del ciclo celular. En este estado, descubrieron que los telómeros exhibían una respuesta parcial al daño del ADN: los extremos de los cromosomas estaban protegidos contra la fusión y el deshilachado, pero el crecimiento celular seguía detenido.

“Básicamente”, dice el autor principal Anthony Cesare, investigador asociado en el laboratorio de Karlseder, “hay una detención del crecimiento celular sin inestabilidad genómica. Por lo tanto, el envejecimiento de los telómeros, en células y organismos vivos normales y saludables, significa una detención celular, pero no efectos genéticos dañinos”.

Los científicos de Salk identificaron la vía p53, un mecanismo molecular que normalmente protege el material genético de una célula y suprime los tumores, como el factor clave en la respuesta a la desprotección de los telómeros. Cuando las células pierden la función de p53, el gen en el centro de la vía, ya no pueden detener a las células en la fase G1, un punto importante en el ciclo celular para reparar el daño del ADN o, si el daño no se puede reparar, apuntar al Célula de muerte programada. Más comúnmente, p53 se pierde en las células cancerosas debido a una mutación en el gen p53 o la inactivación de la función de la proteína p53 a través de la infección por virus que causan cáncer.

Debido a que la desprotección de los telómeros da como resultado una respuesta de daño parcial del ADN que solo detiene las células en G1 a través de la vía p53, una vez que las células pierden la función p53, la desprotección de los telómeros ya no detiene el crecimiento. “Las células sin p53 funcional pueden dividirse con telómeros desprotegidos, lo que provoca inestabilidad genómica, una característica común de las células malignas”, dice Karlseder.

Karlseder y sus colegas creen que una mejor comprensión del proceso de acortamiento de los telómeros puede conducir a la capacidad de influir en el envejecimiento celular y, como resultado, detener el crecimiento de las células cancerosas. Dicen que el siguiente paso es determinar por qué esta respuesta de desprotección está silenciada en las células cancerosas y posiblemente afectar este proceso para evitar que las células cancerosas crezcan.

Otros investigadores del estudio fueron Makoto T. Hayashi y Laure Crabbe del Instituto Salk. El trabajo fue apoyado por el Los Institutos Nacionales de Salud, el Fideicomiso John Sabo, el Fundación de la calle Highland, la Programa de ciencias de la frontera humana, la Sociedad de Japón para la Promoción de la Ciencia y el Centro Glenn para el Envejecimiento del Instituto Salk.

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.