Investigadores españoles han descubierto el mecanismo que coordina la duplicación del ADN y la producción de proteínas. Este mecanismo detiene el proceso de duplicación del material genético cuando la maquinaria celular está sintetizando proteínas de defensa, que protegen ante cambios ambientales. El trabajo se publica en la revista Nature.
Uno de los aspectos fundamentales de las células es mantener la integridad de su ADN. Proteger la información contenida en el genoma es esencial para evitar la inestabilidad genética que en organismos pluricelulares puede llevar a enfermedades.
Un trabajo publicado en Nature, realizado por investigadores de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona y el centro CABIMER de Sevilla, ha demostrado que la coordinación precisa entre el proceso de duplicación del genoma y la producción de proteínas es clave para mantener la integridad genómica en situaciones de cambios ambientales.
Este descubrimiento ha permitido identificar por primera vez un sistema de control que regula la duplicación de las células ante estos cambios y evita posibles daños en el genoma.
En el genoma está toda la información
La información contenida en el genoma sirve para producir las proteínas, encargadas de hacer funcionar las células de manera rutinaria. Ante cambios ambientales repentinos, la célula detecta un peligro y aumenta considerablemente la producción de proteínas de "defensa" que permiten garantizar su supervivencia.
La generación de proteínas de defensa se da al mismo tiempo que otras funciones esenciales, tales como el ciclo de división celular. Para que una célula se divida y dé lugar a una célula hija debe primero duplicar su material genético. La duplicación del genoma la lleva a cabo una maquinaria de replicación, encargada de realizar una copia exacta del ADN de la célula.
Proteger el proceso de duplicación del genoma es esencial, ya que durante este periodo de tiempo el ADN es especialmente susceptible a sufrir alteraciones que pueden comprometer las funciones celulares y que serán heredadas por la célula hija.
Un aumento en la demanda de la producción de proteínas cuando hay cambios en las condiciones ambientales al mismo tiempo que se está duplicando el genoma es una situación muy comprometida para las células. En estas circunstancias, la maquinaria de copia del ADN y la maquinaria que permite la producción de proteínas se encuentra viajando por el mismo genoma, lo que las expone a una probable colisión entre ellas.
Una analogía para ilustrar este proceso sería la de dos máquinas de tren viajando por una misma vía que se encuentran y chocan. Cuando esto pasa sobre el ADN, éste sufre graves lesiones y queda alterado.
Una molécula coordina ambos procesos
En este trabajo se propone el mecanismo por el cual las células pueden evitar esta colisión. Una única molécula señalizadora (Hog1) es capaz de coordinar los dos procesos, deteniendo y protegiendo el proceso de duplicación del ADN hasta que se hayan producido las proteínas necesarias. Una vez dada la demanda inmediata de la célula, la duplicación puede continuar sin riesgo de colisión.
La relevancia de este hallazgo, observado en organismos unicelulares (levaduras), abre un nuevo camino para entender en un futuro próximo cómo las células de nuestro organismo que no coordinan correctamente la producción de proteínas y la duplicación del genoma sufren cambios en su genoma lo cual conlleva a un proceso de proliferación descontrolada.
La vía de control identificada en este estudio es especialmente importante en aquellas células más susceptibles a los cambios ambientales, donde la demanda de proteínas especializadas es más alta.
Un ejemplo ilustrativo sería las células de piel, que están continuamente expuestas a la irradiación solar, a cambios de temperatura, de humedad, etc. Estas células necesitan de un freno o control adicional para evitar la aparición de inestabilidad genómica, que en organismos multicelulares, como el hombre, es el principal motor de transformación maligna y aparición de cáncer.
La reciente identificación de esta vía de control abre un nuevo camino, poco explorado hasta ahora, para mejorar el diagnóstico y pronóstico de posibles tumores que se originan en cualquier tejido celular expuesto a cambios en los factores ambientales.
Referencia bibliográfica:
Alba Duch, Irene Felipe-Abrio, Sonia Barroso, Gilad Yaakov, María García-Rubio, Andrés Aguilera, Eulália de Nadal & Francesc Posas. “Coordinated control of replication and transcription by a SAPK protects genomic integrity”. Nature. doi:10.1038/nature11675
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