Un nuevo mecanismo de regulación celular al descubierto

Entender los mecanismos moleculares que regulan la segregación de la información genética de generación en generación es algo que inquieta a los científicos. En la comprensión de este proceso se encuentra el estudio de una pequeña proteína especifica llamada SUMO, (small ubiquitin-like modifier), formada aproximadamente por 100 aminoácidos y que modifica a otras proteínas en las células de diversos organismos, desde levaduras hasta mamíferos.

Federico Pelisch, investigador asistente del CONICET en el Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE, CONICET-UBA), emprendió un trabajo de exploración sobre la base de que SUMO es importante para que la división mitótica se desarrolle correctamente en tiempo y forma. La mitosis es el proceso por el cual una célula se divide generando dos, genéticamente idénticas. El resultado esencial es la continuidad de la información hereditaria de la célula madre en cada una de las células hijas. “Si la mitosis falla los problemas que surgen son muy variables dependiendo de cuando y dónde ocurran los errores. De hecho, disfunciones en este proceso están asociados al cáncer”, establece Pelisch.

Lo que observan los investigadores es que SUMO es particularmente importante en la transición entre dos fases particulares de la división mitótica: de metafase a anafase. En la primera, los cromosomas se alinean en una especie de “placa” en el ecuador de la célula en donde la mitad de la información genética irá a una célula y la mitad a otra. Durante la anafase, comienza activamente el proceso de segregación, siempre y cuando el alineamiento anterior haya ocurrido en orden. Entonces, cuando el sistema de conjugación o remoción de SUMO está alterado, los cromosomas no pueden alinearse y por lo tanto no se dividen correctamente en las células hijas.

En un trabajo de investigación publicado recientemente en la revista Nature Communications, Pelisch y su equipo trabajaron específicamente experimentando con el gusano Caenorhabditis elegans, una especie que hace más de 40 años aparte de vivir en el suelo lo hace entre las paredes del laboratorio. “C. elegans fue utilizado para estudiar la genética del desarrollo, el sistema nervioso, el proceso de RNA de interferencia, dando lugar incluso a tres premios Nobel en este campo, ya que muestra detalles de mecanismos moleculares que son compartidos por las células de mamíferos”, explica Pelisch.

El sistema de conjugación de SUMO consta de una serie de enzimas que hacen que esta se ‘pegue’ a otra proteína para indicarle que se destruya (en el caso de lo que se conoce como ‘proteínas blanco’), que cambie su localización o que interactúe de manera diferente con otras. “Dado que estas modificaciones son muy dinámicas la funciones de las proteínas se pueden regular de manera muy rápida y reversible”, explica el investigador.

En este caso, el trabajo demuestra que SUMO se “pega” a proteínas asociadas a los cromosomas durante la metafase y que rápidamente se “despega” durante la anafase. Esto implica que hay una regulación muy rápida (aproximadamente 1 minuto en el caso del gusano). “Para que la mitosis se desarrolle en tiempo y forma, ambos procesos son necesarios: la conjugación por parte de enzimas llamadas E3 ligasas y la deconjugacion por proteasas de SUMO”, dice Pelisch.

Lo que se conoce actualmente acerca de cómo SUMO regula el ciclo celular –comenta el investigador– proviene de experimentos hechos con líneas celulares en cultivo. Al tratarse de un método para el estudio del comportamiento de las células animales libres de las variaciones sistémicas ocurridas dentro del organismo durante su normal funcionamiento, acarrea muchas limitaciones. Es por ello que, en este caso particular, se estudió la mitosis en un embrión “lo cual le aporta al estudio un carácter único y abre la puerta para futuros estudios en otros sistemas, como ser ratones”, concluye Pelisch.