(Es continuación del post "Biotecnología I" de 20/01/2009)
¿Todas las células de nuestro organismo se dividen?
En los organismos pluricelulares adultos no todas sus células tienen la misma capacidad para dividirse. Existen células como las de la piel, el epitelio intestinal o la médula ósea que se reproducen rápidamente. Otras, por el contrario, se encuentran en un periodo quiescente (fase Go del ciclo celular) y no se dividen nunca, como las neuronas y las células musculares estriadas, o al menos eso se pensaba. Lo que ocurre es que su tasa de renovación es muy baja y solo lo hacen bajo determinados estímulos. En las plantas, sólo se dividen las células de tejidos meristemáticos, que formarán células especializadas carentes de capacidad de división que morirán transcurrido cierto tiempo. Las células humanas normales se dividen entre 50 y 70 veces, y con este número de divisiones les basta para mantener hasta un siglo la vida sana de una persona. Agotado este número simplemente envejecen y dejan de reproducirse, entrando en un proceso de senescencia, no proliferativo
¿Qué reloj les indica a las células cuando deben dividirse y cuando parar?
En el control del ciclo celular intervienen distintos factores: unos son de tipo enzimático (las llamadas proteínas de disparo o ciclinas), otros son los protooncogenes y los genes supresores de tumores (genes que regulan determinadas etapas del ciclo), también influye el desequilibrio en la relación nucleocitoplasmática, la inhibición por contacto con células vecinas, las necrohormonas, etc. Se han descubierto proteínas como p53 y Rb que controlan el ciclo celular y actúan como supresores tumorales bloqueando puntos clave del ciclo (Rb controla el paso a través del “punto de restricción” situado al final de la fase G1, si se supera dicho punto la célula se divide sin posibilidad de dar marcha atrás). Si se eliminan estos supresores tumorales las células escapan a la senescencia y siguen dividiéndose aunque no indefinidamente. Existe otro freno que las células deben superar para poder convertirse en inmortales: el acortamiento de los telómeros.
Los telómeros son secuencias de ADN repetitivo que protegen los extremos de los cromosomas y no se copian completamente con cada replicación. El resultado es que los telómeros se van acortando progresivamente tras cada división celular y se va perdiendo gradualmente información genética. La longitud de éstos depende del enzima telomerasa que se encarga de reparar los errores de copia en cada replicación. Las células que expresan este enzima, como las germinales, no presentan acortamiento en sus telómeros. Pero la mayoría de las células del organismo no tienen telomerasa, y el trabajo de los científicos ha consistido en lograr su síntesis mediante Ingeniería Genética. La creación de células humanas que no dejan de dividirse (aparentemente “inmortales”) por científicos estadounidenses de la Geron Corporation ha permitido concluir que los telómeros podrían ser el “reloj biológico” que cuenta el número de veces que la célula se ha dividido, de tal forma que, cuando la célula alcanza una longitud telomérica crítica, la célula hija deja de dividirse.
Por tanto, existen dos mecanismos en el control de la división celular. El reloj mitótico (los telómeros) y los supresores tumorales. El reloj mitótico cuenta el número de veces que una célula se ha dividido y determina el momento en que debe dejar de hacerlo; los supresores tumorales cuidan de llevar a cabo esta parada. Si una célula lograra burlar estos dos mecanismos activando la telomerasa e inactivando los supresores tumorales, podría dividirse indefinidamente y originar un tumor.
¿En qué consiste el “suicidio celular” programado?
La apoptosis o “suicidio celular” programado es un proceso natural, bien estudiado y necesario para el buen funcionamiento del organismo. Después de un determinado número de divisiones, las células entran en un proceso degenerativo. De esta manera se evita que cualquier órgano particular ocupe demasiado espacio dentro del cuerpo y también se garantiza que todo marche bien durante el desarrollo evolutivo embrionario. Además, todo ser vivo debe desembarazarse de células que a lo largo de su vida han ido acumulando mutaciones y errores susceptibles de convertirlas en un potencial cáncer. En definitiva, en un individuo adulto continuamente están muriendo células que son sustituidas por otras nuevas. La apoptosis conlleva la autodigestión de la célula y su eliminación por los macrófagos del sistema inmunitario (otro fenómeno bien distinto es la necrosis o muerte celular a consecuencia de una lesión o daño tisular).
Estamos lejos de comprender los mecanismos desencadenantes de la apoptosis. Al parecer el programa de suicidio celular está controlado por varios genes que se activarán al recibir las señales oportunas. Así, se han identificado señales externas, como la privación de factores de crecimiento, e internas, como la presencia de alteraciones en el ADN. Incluso se ha demostrado que, en respuesta a las señales antes mencionadas, las mitocondrias de la célula liberan una serie de moléculas que, fuera de su contexto, desencadenarán la apoptosis. Una de estas moléculas es el citocromo c, proteína crucial en la respiración celular. Otra proteína es el factor inductor de la apoptosis (AIF).
¿Qué beneficios puede reportarnos el control de la división celular?
Estas experiencias tienen implicaciones en dos áreas de investigación: el control del envejecimiento y el cáncer ya que, además del gen de la telomerasa, se han encontrado otros relacionados con el envejecimiento prematuro. En cuanto al cáncer, las células cancerígenas se caracterizan justamente por dividirse indefinidamente de manera descontrolada debido, al parecer, a mutaciones sufridas por los genes supresores de tumores, con la consiguiente eliminación de proteínas supresoras del tumor, y a la transformación de los protooncogenes en oncogenes productores de oncoproteínas. Según el paradigma estándar las proteínas sintetizadas en condiciones normales por genes supresores y oncogenes se organizan en círculos bioquímicos complejos que controlan la reproducción y supervivencia de las células.
Falta por aclarar si las células “inmortales” obtenidas en el laboratorio por los investigadores estadounidenses son sanas. Si así fuera, ¿habríamos descubierto el secreto de la “eterna juventud”?
En los organismos pluricelulares adultos no todas sus células tienen la misma capacidad para dividirse. Existen células como las de la piel, el epitelio intestinal o la médula ósea que se reproducen rápidamente. Otras, por el contrario, se encuentran en un periodo quiescente (fase Go del ciclo celular) y no se dividen nunca, como las neuronas y las células musculares estriadas, o al menos eso se pensaba. Lo que ocurre es que su tasa de renovación es muy baja y solo lo hacen bajo determinados estímulos. En las plantas, sólo se dividen las células de tejidos meristemáticos, que formarán células especializadas carentes de capacidad de división que morirán transcurrido cierto tiempo. Las células humanas normales se dividen entre 50 y 70 veces, y con este número de divisiones les basta para mantener hasta un siglo la vida sana de una persona. Agotado este número simplemente envejecen y dejan de reproducirse, entrando en un proceso de senescencia, no proliferativo
¿Qué reloj les indica a las células cuando deben dividirse y cuando parar?
En el control del ciclo celular intervienen distintos factores: unos son de tipo enzimático (las llamadas proteínas de disparo o ciclinas), otros son los protooncogenes y los genes supresores de tumores (genes que regulan determinadas etapas del ciclo), también influye el desequilibrio en la relación nucleocitoplasmática, la inhibición por contacto con células vecinas, las necrohormonas, etc. Se han descubierto proteínas como p53 y Rb que controlan el ciclo celular y actúan como supresores tumorales bloqueando puntos clave del ciclo (Rb controla el paso a través del “punto de restricción” situado al final de la fase G1, si se supera dicho punto la célula se divide sin posibilidad de dar marcha atrás). Si se eliminan estos supresores tumorales las células escapan a la senescencia y siguen dividiéndose aunque no indefinidamente. Existe otro freno que las células deben superar para poder convertirse en inmortales: el acortamiento de los telómeros.
Los telómeros son secuencias de ADN repetitivo que protegen los extremos de los cromosomas y no se copian completamente con cada replicación. El resultado es que los telómeros se van acortando progresivamente tras cada división celular y se va perdiendo gradualmente información genética. La longitud de éstos depende del enzima telomerasa que se encarga de reparar los errores de copia en cada replicación. Las células que expresan este enzima, como las germinales, no presentan acortamiento en sus telómeros. Pero la mayoría de las células del organismo no tienen telomerasa, y el trabajo de los científicos ha consistido en lograr su síntesis mediante Ingeniería Genética. La creación de células humanas que no dejan de dividirse (aparentemente “inmortales”) por científicos estadounidenses de la Geron Corporation ha permitido concluir que los telómeros podrían ser el “reloj biológico” que cuenta el número de veces que la célula se ha dividido, de tal forma que, cuando la célula alcanza una longitud telomérica crítica, la célula hija deja de dividirse.
Por tanto, existen dos mecanismos en el control de la división celular. El reloj mitótico (los telómeros) y los supresores tumorales. El reloj mitótico cuenta el número de veces que una célula se ha dividido y determina el momento en que debe dejar de hacerlo; los supresores tumorales cuidan de llevar a cabo esta parada. Si una célula lograra burlar estos dos mecanismos activando la telomerasa e inactivando los supresores tumorales, podría dividirse indefinidamente y originar un tumor.
¿En qué consiste el “suicidio celular” programado?
La apoptosis o “suicidio celular” programado es un proceso natural, bien estudiado y necesario para el buen funcionamiento del organismo. Después de un determinado número de divisiones, las células entran en un proceso degenerativo. De esta manera se evita que cualquier órgano particular ocupe demasiado espacio dentro del cuerpo y también se garantiza que todo marche bien durante el desarrollo evolutivo embrionario. Además, todo ser vivo debe desembarazarse de células que a lo largo de su vida han ido acumulando mutaciones y errores susceptibles de convertirlas en un potencial cáncer. En definitiva, en un individuo adulto continuamente están muriendo células que son sustituidas por otras nuevas. La apoptosis conlleva la autodigestión de la célula y su eliminación por los macrófagos del sistema inmunitario (otro fenómeno bien distinto es la necrosis o muerte celular a consecuencia de una lesión o daño tisular).
Estamos lejos de comprender los mecanismos desencadenantes de la apoptosis. Al parecer el programa de suicidio celular está controlado por varios genes que se activarán al recibir las señales oportunas. Así, se han identificado señales externas, como la privación de factores de crecimiento, e internas, como la presencia de alteraciones en el ADN. Incluso se ha demostrado que, en respuesta a las señales antes mencionadas, las mitocondrias de la célula liberan una serie de moléculas que, fuera de su contexto, desencadenarán la apoptosis. Una de estas moléculas es el citocromo c, proteína crucial en la respiración celular. Otra proteína es el factor inductor de la apoptosis (AIF).
¿Qué beneficios puede reportarnos el control de la división celular?
Estas experiencias tienen implicaciones en dos áreas de investigación: el control del envejecimiento y el cáncer ya que, además del gen de la telomerasa, se han encontrado otros relacionados con el envejecimiento prematuro. En cuanto al cáncer, las células cancerígenas se caracterizan justamente por dividirse indefinidamente de manera descontrolada debido, al parecer, a mutaciones sufridas por los genes supresores de tumores, con la consiguiente eliminación de proteínas supresoras del tumor, y a la transformación de los protooncogenes en oncogenes productores de oncoproteínas. Según el paradigma estándar las proteínas sintetizadas en condiciones normales por genes supresores y oncogenes se organizan en círculos bioquímicos complejos que controlan la reproducción y supervivencia de las células.
Falta por aclarar si las células “inmortales” obtenidas en el laboratorio por los investigadores estadounidenses son sanas. Si así fuera, ¿habríamos descubierto el secreto de la “eterna juventud”?
(Continuará)
REFERENCIAS
BLOND, OLIVIER. (2002). “La extraña reprogramación del genoma de los clones”. Mundo Científico. Nº 9, pp: 18-19.
CABRERIZO, B. et al.. (2002). Biología y Geología (1º Bachillerato), pp: 355-362. Madrid: Oxford.
GARCÍA-CAO, M. & BLASCO, Mª A. (2003). “Conexión entre el ciclo celular y el cáncer”. Investigación y Ciencia. Jun., pp: 37-38.
MUSEOS CIENTÍFICOS CORUÑESES (2004). “Clonación Humana”. Monografías de Comunicación Científica.
ORTIZ, M. & MATÉ, Mª J. (2003). “Apoptosis”. Investigación y Ciencia. Jun., pp: 38-39.
PULIDO, C & RUBIO, N. (2003). Biología (2º Bachillerato), pp: 178-181, 258, 315-321. Madrid: Anaya.
SANCHEZ, A. et al. (1997). Biología (2º Bachillerato), pp: 156-159, 221-225, 260-263. Madrid: Laberinto.
SANZ, M. et al. (2003). Biología (2º Bachillerato), pp: 169, 182-183, 309-333. Madrid: Oxford.
WAYT GIBBS, W. (2003). “Las raíces del cáncer”. Investigación y Ciencia. Sept., pp: 48-57.
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