Un equipo de investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona ha descubierto un mecanismo que utiliza la célula para compactar los cromosomas y así poder dividirse. Este hallazgo, publicado hoy en Science, demuestra que las células son capaces de medir la longitud de su ADN y ajustar su nivel de compactación, para que los cromosomas se separen durante la división celular.
Las células se renuevan continuamente y deben hacerlo a lo largo de toda la vida para mantener los tejidos. Para dividirse, las células duplican su material genético (o ADN) y lo separan entre las dos células hijas resultantes. Las moléculas de ADN son muy largas y, antes de dividirse, deben empaquetarse en unas estructuras mucho más pequeñas y compactas llamadas cromosomas.
Este empaquetamiento compacta los filamentos de ADN en más de 10.000 veces en las células humanas para garantizar que los cromosomas son lo suficientemente pequeños como para permitir la división celular. El trabajo, dirigido por Manuel Mendoza, jefe del grupo Citoquinesis y Segregación de Cromosomas, en el Centro de Regulación Genómica, junto con Yves Barral, en el ETH de Zurich, muestra que las células tienen un mecanismo para comprobar que el nivel de compactación de los cromosomas es compatible con la medida de la célula.
Trabajando con levadura, los investigadores han sido capaces de construir cromosomas más largos de los que contienen las células normales. Las moléculas de ADN que forman estos cromosomas son tan largas que durante la división celular, parte del cromosoma quedaría en el centro de la célula y podrían resultar dañados al separarse las dos células hijas.
Sorprendentemente, los cromosomas “gigantes” empequeñecen hasta quedar separados dejando el centro de la célula en división libre. El ADN no se acorta, pues eso significaría una pérdida de información genética valiosa, sino que su nivel de compactación se incrementa. Existe una proteína llamada Aurora B que se encuentra en el centro de la célula en división. Esta proteína es capaz de medir la longitud del cromosoma y, si es necesario, compactar más los cromosomas demasiado largos.
Es como si empujara a los cromosomas y los empaquetara para que, al dividirse, no se corte sin querer ningún fragmento de cromosoma. Lo mismo ocurre cuando las células son demasiado pequeñas para contener cromosomas normales. Sus cromosomas serán más pequeños (mucho más compactados) para que puedan caber en células pequeñas.
Implicaciones biológicas
“Nuestros resultados tienen importantes implicaciones biológicas” señala Mendoza. “Muestran que la medida de los cromosomas no viene sólo determinada por su contenido en ADN. Las células pueden medir los cromosomas rápidamente mientras se distribuyen para la división y pueden cambiar su nivel de empaquetado", añade.
Según el experto, "probablemente, este proceso es especialmente importante durante el desarrollo de organismos pluricelulares porque algunas células son más pequeñas que otras aunque, obviamente, contienen el mismo ADN. Estas células compactan más sus cromosomas y nuestros resultados podrían explicar cómo lo consiguen”.
Los cromosomas y las células cancerígenas
Los investigadores de los grupos de Mendoza y Barral también sugieren que sus resultados podrían explicar por qué algunas células cancerígenas pueden proliferar con éxito. A menudo, el cáncer viene acompañado por un tipo de mutaciones cromosómicas llamadas translocaciones.
En estas mutaciones, el fragmento de un cromosoma, pasa a formar parte de otro cromosoma. Al contener fragmentos que no les pertenecen, los cromosomas resultantes de estas mutaciones son más largos de lo normal, igual que los cromosomas que han construido los investigadores en células de levadura.
Estos cromosomas “gigantes” podrían tener problemas para dividirse correctamente, a menos que las células cancerígenas también puedan medir su longitud. “Si este proceso existe en células animales, es probable que también sirva para que las células cancerígenas puedan proliferar sin problema” comenta Mendoza. Encontrar vías para interrumpir este mecanismo en células cancerígenas podría ser útil para desarrollar nuevas terapias en cáncer.
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Trabajo de referencia: Neurohr G., Naegeli A., Titos I., Theler D., Greber B., Díez J., Gabaldón T., Mendoza M. & Barral Y. A Midzone-Based Adjusts Chromosome Compaction to Anaphase Spindle Length. Science (2011), www.sciencemag.com
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