Las proteínas permiten a las células recordar el éxito de su última división

Cuando hablamos de recuerdos en biología, tendemos a centrarnos en el cerebro y el almacenamiento de información en las neuronas. Pero hay muchos otros recuerdos que persisten dentro de nuestras células. Las células recuerdan su historia de desarrollo, si han estado expuestas a patógenos, etc. Esto plantea una pregunta que ha sido difícil de responder: ¿Cómo puede algo tan básico como una célula mantener información en múltiples compartimentos?

No existe una respuesta única y en muchos casos los detalles son muy difíciles de determinar. Pero los científicos ahora han trabajado para desarrollar en detalle un único sistema de memoria. Las células pueden recordar cuándo sus padres tuvieron dificultades para dividirse, un problema a menudo asociado con daños en el ADN y cáncer. Si los problemas son lo suficientemente grandes, las dos células resultantes dejarán de dividirse.

Establecer un temporizador

En los organismos multicelulares, la división celular está regulada con mucho cuidado. La división incontrolada es el sello distintivo del cáncer. Pero los problemas con partes individuales de la división (cosas como copiar ADN, reparar cualquier daño y asegurarse de que cada célula hija obtenga la cantidad correcta de cromosomas) pueden provocar mutaciones. Por lo tanto, el proceso de división celular implica muchos puntos de control donde la célula se asegura de que todo esté funcionando correctamente.

Pero si el celular pasa todos los controles, todo debería estar bien, ¿no? Resulta que no del todo.

La mitosis es la parte de la división celular en la que los cromosomas duplicados se separan en cada una de las células hijas. Pasar demasiado tiempo dividiéndose podría significar que los cromosomas se han dañado, lo que podría causar problemas en el futuro. Investigaciones anteriores han descubierto que algunas células derivadas de la retina se registrarán cuando la mitosis tarde demasiado y las células hijas dejen de dividirse.

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El nuevo trabajo, realizado por un equipo de investigadores en Okinawa, Japón y San Diego, comienza a demostrar que este comportamiento no se limita a las células de la retina, sino que parece ser una respuesta general a la mitosis lenta. Experimentos de sincronización precisa han demostrado que cuanto más tiempo las células intentan pasar por la mitosis, más probable es que las células hijas dejen de dividirse. Los investigadores llaman a este sistema un «cronómetro mitótico».

Entonces, ¿cómo pone en marcha el cronómetro el móvil? No es que puedas pedirle a Siri que configure un temporizador, está prácticamente atascado al trabajar con ácidos nucleicos y proteínas.

Resulta que, como muchas cosas que se trasladan a la división celular, la respuesta se remonta a una proteína llamada p53. Es una proteína esencial para muchas vías que detectan el daño celular y evitan que se dividan si hay problemas. (Quizá recuerde esto de nuestra reciente cobertura sobre la evolución de las células madre de elefante).

Un cronómetro hecho de proteínas

Los investigadores descubrieron que a medida que se producía la mitosis, p53 comenzó a formarse en un complejo que contenía otras dos proteínas (la proteasa 28 específica de ubiquitina y la proteína 1 asociada a p53, de nombre creativo). Si se hicieran mutaciones en una de las proteínas que impedían la formación de este complejo, el cronómetro mitótico dejaría de funcionar. Este complejo de tres proteínas solo comienza a acumularse a niveles significativos si la mitosis dura más de lo habitual y permanece estable una vez formado para ser transportado a las células hijas una vez que se completa la división celular.

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Entonces, ¿por qué este complejo sólo se forma cuando la mitosis dura más de lo habitual? La clave resulta ser una proteína llamada quinasa, que une el fosfato a otras proteínas. Los investigadores examinaron sustancias químicas que inhiben quinasas específicas activas durante la mitosis y la reparación del ADN, y encontraron una sustancia específica que era esencial para el cronómetro mitótico. En ausencia de esta quinasa (PLK1, para los curiosos), no se forma el complejo de tres proteínas.

Entonces, los investigadores creen que el cronómetro se ve así: durante la mitosis, la quinasa une lentamente un fosfato a una de las proteínas, permitiéndole formar el complejo de tres proteínas. Si la división ocurre lo suficientemente rápido, los niveles de este compuesto no serán muy altos y no tendrá ningún efecto en la célula. Pero si la división avanza más rápidamente, el compuesto comienza a acumularse y es lo suficientemente estable como para permanecer presente en ambas células hijas. La presencia del compuesto ayuda a estabilizar la proteína p53, lo que le permite detener futuras divisiones celulares una vez que esté presente en niveles suficientemente altos.

De acuerdo con esta idea, las tres proteínas del complejo son supresoras de tumores, lo que significa que sus mutaciones aumentan la probabilidad de formación de tumores. Los investigadores confirmaron que el reloj mitótico a menudo presentaba defectos en muestras de tumores.

Así es como las células individuales pueden almacenar una de sus memorias: la memoria de los problemas con la división celular. Sin embargo, el cronómetro mitótico es sólo uno de los sistemas de almacenamiento de memoria, con sistemas completamente separados que manejan diferentes recuerdos. Al mismo tiempo que esto sucede, hay una gran cantidad de otras vías que también impulsan la actividad de p53. Entonces, si bien el reloj mitótico puede abordar eficientemente un tipo específico de problema, está integrado en muchos sistemas complejos adicionales que operan en la célula.

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Ciencia, 2024. DOI: 10.1126/ciencia.add9528 (Acerca de las identificaciones digitales).

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