Biología-Celular

Cómo las células resuelven su crisis de identidad.

El cáncer a menudo es el resultado de mutaciones de ADN o problemas con la forma en que las células se dividen, lo que puede hacer que las células «olviden» qué tipo de célula son o cómo funcionan correctamente. 

Ahora, el profesor Martin Hetzer y un equipo de científicos han proporcionado claridad sobre cómo las nuevas células recuerdan su identidad después de la división celular. 

Estos mecanismos de memoria, publicados en Genes & Development, podrían explicar los problemas que ocurren cuando no se mantiene la identidad celular, como el cáncer.

«Obtuvimos nuevos conocimientos sobre los mecanismos de memoria que permiten que los genes correctos se activen en el momento adecuado, de modo que una nueva célula pueda convertirse en el mismo tipo de célula que la célula madre».

«Nuestros hallazgos sientan las bases para comprender esta etapa breve y dinámica de la vida celular que es crítica para la identidad celular», dice Hetzer, autor principal del artículo.

La división celular es uno de los períodos más críticos del desarrollo de tejidos y la homeostasis. Durante este proceso, llamado mitosis, las células tienen que copiar todo su ADN correctamente y luego dividirse uniformemente en dos. 

Para reducir las distracciones, la actividad genética se apaga durante la mitosis, justo antes de que las células se dividan, deteniendo la producción de proteínas. Después de que la célula se divide en dos células, la expresión génica se vuelve a activar, de manera coordinada, para reiniciar la producción de proteínas. 

Este proceso de iniciar la producción de proteínas específicas informa a la célula de lo que debería convertirse. Sin embargo, los científicos no sabían cómo funcionaba exactamente este proceso.

«Queríamos entender los mecanismos moleculares de la identidad celular y la memoria transcripcional», dice el primer autor del artículo, Hyeseon Kang, un estudiante graduado de UC San Diego en el laboratorio de Hetzer. «¿Cómo transfiere la identidad de la célula madre a las células hijas a través de la división celular?»

En condiciones normales, las células cultivadas en el laboratorio se encuentran en múltiples etapas del ciclo celular. Esto hace que sea difícil determinar el período de tiempo justo después de la mitosis cuando las células recuerdan en qué tipo de célula convertirse. 

El equipo de Hetzer sincronizó las células de la retina y las células de cáncer de hueso usando un inhibidor químico, que las alineó a la misma etapa del ciclo de vida celular. Los científicos pudieron examinar la ventana corta cuando los genes están activos después de la mitosis. 

Esta técnica proporciona una imagen completa de la reactivación de todo el genoma de la célula después de la mitosis, por primera vez.

El equipo descubrió que muchos genes se activan inmediatamente después de la división celular. Los genes actúan en una cascada, como una fila de fichas de dominó que caen, para enviar señales críticas para activar genes adicionales. Este proceso de activación permite que la célula «despierte» de su amnesia celular y se convierta en su identidad destinada.

«Esta investigación se centra en una pregunta fundamental: ¿cómo recuerda una célula quién es y qué se supone que debe hacer?» dice Jesse Dixon, autor del artículo y miembro del Programa de Becarios Helmsley-Salk. 

«Hemos trazado cuándo y dónde se establecen muchas de estas características de memoria. A continuación, podemos comenzar a manipular características específicas para obtener una mejor comprensión mecanicista de la identidad celular».

Mayor información: Hyeseon Kang, Maxim N. Shokhirev, Zhichao Xu, et al. «Dynamic regulation of histone modifications and long-range chromosomal interactions during postmitotic transcriptional reactivation». Genes & Development, Published: 04 June 2020.

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