El organismo vivo más antiguo de la Tierra es una planta: Matusalén, un pino carrasco (Pinus longaeva) que tiene más de 5.000 años. En cambio, los animales sólo viven unos pocos cientos de años.
¿Podemos aprender algo de las plantas sobre la longevidad y mantenernos jóvenes para siempre, o incluso recuperar la juventud perdida?
El Premio Nobel de Fisiología o Medicina se concedió en 2009 “por el descubrimiento de cómo los cromosomas están protegidos por los telómeros y la enzima telomerasa”.
La telomerasa se aisló por primera vez de un organismo unicelular que vivía en la espuma de un estanque. Más tarde se descubrió que la telomerasa existe en casi todos los organismos multicelulares, incluido el ser humano, y desempeña un papel crucial en el envejecimiento y el cáncer.
Los científicos se han esforzado por descubrir formas de utilizar la telomerasa para hacer inmortales a las células humanas y para el rejuvenecimiento celular.
Por primera vez, los científicos han desentrañado la estructura y función detallada del componente de ARN de la enzima telomerasa de las plantas terrestres.
Los componentes de ARN de la telomerasa de plantas terrestres como el pino muestran la conexión entre las telomerasas de los ciliados (espuma de estanque) y las humanas, y ofrecen nuevas perspectivas sobre la evolución de la telomerasa en los eucariotas.
El presente estudio titulado, “La estructura conservada del ARN de la telomerasa de las plantas proporciona el eslabón perdido para una vía evolutiva desde los ciliados hasta los humanos”, fue publicada en PNAS.
La fuente de la juventud a nivel molecular
Las células humanas típicas son mortales y no pueden renovarse eternamente. Como demostró Leonard Hayflick hace medio siglo, las células humanas tienen una vida replicativa limitada, y las más viejas alcanzan este límite antes que las más jóvenes.
Este “límite de Hayflick” de la vida celular está directamente relacionado con el número de repeticiones únicas de ADN que se encuentran en los extremos de los cromosomas portadores de material genético.
Estas repeticiones de ADN forman parte de las estructuras de protección, denominadas “telómeros”, que protegen los extremos de los cromosomas de reordenamientos de ADN no deseados e injustificados que desestabilizan el genoma.
Cada vez que la célula se divide, el ADN telomérico se encoge y acaba por no asegurar los extremos de los cromosomas. Esta reducción continua de la longitud de los telómeros funciona como un “reloj molecular” que lleva la cuenta atrás hasta el final del crecimiento celular.
La disminución de la capacidad de crecimiento de las células está fuertemente asociada al proceso de envejecimiento, y la reducción de la población celular contribuye directamente a la debilidad, la enfermedad y el fallo de los órganos.
Para contrarrestar el proceso de reducción de los telómeros está la telomerasa, la enzima que tiene la clave para retrasar o incluso invertir el proceso de envejecimiento celular.
La telomerasa contrarresta el envejecimiento celular alargando los telómeros, añadiendo de nuevo las repeticiones de ADN perdidas para añadir tiempo a la cuenta atrás del reloj molecular, prolongando así la vida de la célula.
La telomerasa alarga los telómeros sintetizando repeticiones de ADN muy cortas de seis nucleótidos -los bloques de construcción del ADN- con la secuencia “GGTTAG” en los extremos de los cromosomas a partir de una plantilla situada dentro del componente de ARN de la propia enzima.
La reducción gradual de los telómeros afecta negativamente a la capacidad replicativa de las células madre humanas, las células que restauran los tejidos dañados y/o reponen los órganos envejecidos de nuestro cuerpo.
La actividad de la telomerasa en las células madre adultas se limita a ralentizar la cuenta atrás del reloj molecular y no inmortaliza completamente estas células.
Por lo tanto, las células madre adultas se agotan en los individuos envejecidos debido al acortamiento de la longitud de los telómeros, lo que da lugar a un aumento de los tiempos de curación y a la degradación de los tejidos de los órganos por la insuficiencia de las poblaciones celulares.
Identificación de los componentes de la telomerasa en las plantas terrestres
La identificación del ARN de la telomerasa en las plantas terrestres es un avance significativo para comprender en última instancia cómo esta enzima controla la estabilidad del genoma y la inmortalidad celular en todos los organismos eucariotas.
La telomerasa contiene dos componentes básicos para la función enzimática: Uno es una proteína y el otro es una molécula de ARN que proporciona la plantilla para la síntesis de ADN.
Tanto el ARN como el ADN son ácidos nucleicos que pueden almacenar información de la secuencia genética. El componente de ARN de la telomerasa tiene una secuencia extremadamente divergente y es difícil de encontrar en los organismos eucariotas.
De hecho, hace casi una década se informó de una molécula de ARN incorrecta como el ARN de la telomerasa de las plantas, y se ha tardado hasta hoy en descubrir la correcta.
Los componentes de ARN de las telomerasas de los seres humanos y de la espuma de estanque unicelular de vida libre muestran marcadas diferencias.
El ARN de la telomerasa vegetal, curiosamente, comparte características con los ARN de las telomerasas tanto de la espuma de estanque como de los humanos; es decir, un “eslabón perdido”.
Aprovechar todo el potencial de la telomerasa
La comprensión de la regulación y la limitación de la enzima telomerasa promete invertir el acortamiento de los telómeros y el envejecimiento celular, con el potencial de prolongar la vida humana y mejorar la salud y el bienestar de las personas mayores.
Enfermedades humanas como la disqueratosis congénita, la anemia aplástica y la fibrosis pulmonar idiopática se han relacionado genéticamente con mutaciones que afectan negativamente a la actividad de la telomerasa y/o aceleran la pérdida de longitud de los telómeros.
Este acortamiento acelerado de los telómeros se asemeja mucho al envejecimiento prematuro, con un mayor deterioro de los órganos y un acortamiento de la vida de los pacientes, causado por la insuficiencia crítica de las poblaciones celulares.
Aumentar la actividad de la telomerasa es aparentemente el medio más prometedor para tratar estas enfermedades en el futuro.
Aunque el aumento de la actividad de la telomerasa podría devolver la juventud a las células envejecidas y curar enfermedades similares al envejecimiento prematuro, el exceso de algo bueno puede ser perjudicial para el individuo.
Así como las células madre jóvenes utilizan la telomerasa para compensar la pérdida de longitud de los telómeros, las células cancerosas emplean la telomerasa para mantener su crecimiento aberrante y destructivo.
El aumento y la regulación de la función de la telomerasa tendrán que realizarse con precisión, caminando por una estrecha línea entre el rejuvenecimiento celular y un mayor riesgo de desarrollo del cáncer.
A diferencia de las células madre humanas, las células somáticas constituyen la gran mayoría de las células del cuerpo humano y carecen de actividad telomerasa.
La deficiencia de telomerasa de las células somáticas humanas reduce el riesgo de desarrollo de cáncer, ya que la telomerasa alimenta el crecimiento incontrolado de las células cancerosas.
Por lo tanto, no se desean fármacos que aumenten la actividad de la telomerasa indiscriminadamente en todos los tipos de células.
Se pueden cribarse o diseñar fármacos de moléculas pequeñas que aumenten la actividad de la telomerasa exclusivamente en las células madre para el tratamiento de enfermedades, así como para terapias antienvejecimiento, sin aumentar el riesgo de cáncer.
El estudio de la telomerasa vegetal puede ofrecer nuevas pistas sobre cómo modular o manipular la telomerasa humana para innovar en el desarrollo de terapias antienvejecimiento y anticancerígenas.
Fuente: Arizona State University.
Referencia: Canción Jiarui, Dhenugen Logeswaran, Claudia Castillo-González, et al. «The conserved structure of plant telomerase RNA provides the missing link for an evolutionary pathway from ciliates to humans». PNAS, 21 November 2019.