El cáncer a menudo es el resultado de mutaciones en el 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 aclarado cómo las nuevas células recuerdan su identidad después de la división celular. Estos mecanismos de memoria, publicados en Genes & Development el 4 de junio, 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 para que una nueva célula pueda convertirse en el mismo tipo de célula que la célula madre", dice Hetzer, autor principal del artículo y titular de la Presidente de la Fundación Jesse y Caryl Philips y director científico de Salk. "Nuestros hallazgos sientan las bases para comprender esta breve y dinámica etapa de la vida celular que es fundamental para la identidad celular".
La división celular es uno de los períodos más críticos del desarrollo y la homeostasis de los tejidos. Durante este proceso, llamado mitosis, las células tienen que copiar correctamente todo su ADN y luego dividirse en dos. Para reducir las distracciones, la actividad de los genes se apaga durante la mitosis, justo antes de que las células se dividan, lo que detiene 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 poner en marcha la producción de proteínas específicas informa a la célula de lo que debe ser. Sin embargo, los científicos no sabían cómo funcionaba exactamente este proceso.
“Queríamos comprender los mecanismos moleculares de la identidad celular y la memoria transcripcional”, dice el primer autor del artículo, Hyeseon Kang, estudiante graduado de UC San Diego en el laboratorio de Hetzer. “¿Cómo transmite la célula madre la identidad 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 se convertirán. El equipo de Hetzer sincronizó las células de la retina y las células de cáncer de hueso mediante un inhibidor químico, que las alineó en la misma etapa del ciclo de vida celular. Luego, los científicos pudieron examinar la ventana corta cuando los genes están activos después de la mitosis. Esta técnica proporciona por primera vez una imagen completa de la reactivación de todo el genoma de la célula después de la mitosis.
El equipo descubrió que muchos genes se activan inmediatamente después de la división celular. Los genes actúan en 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 mapeado cuándo y dónde se establecen muchas de estas funciones de memoria. A continuación, podemos comenzar a manipular características específicas para obtener una mejor comprensión mecánica de la identidad celular”.
Otros autores incluyen a Maxim N. Shokhirev, Zhichao Xu y Sahaana Chandran.
El trabajo fue financiado por el Premio de Investigación Transformativa de los Institutos Nacionales de Salud (R01 NS096786, R01 GM126829); la Fundación Keck; y la Fundación NOMIS.
