Las plantas y los
animales alcanzan un mayor tamaño cuanto mejor alimentados están debido a que
sus células crecen más si disponen de un mayor número de nutrientes. Sin
embargo, los científicos no conocían el motivo. Un artículo publicado en la
revista Current Biology por investigadores del Instituto de Biología Funcional
y Genómica (IBFG, centro mixto del CSIC y la Universidad de Salamanca), en
España, identifica un complejo mecanismo molecular por el que las células con
más nutrientes tienen más tiempo para crecer antes de dividirse. Este
descubrimiento tiene implicaciones en el envejecimiento y en enfermedades como
el cáncer.
Los investigadores
británicos Peter Fantes y Paul Nurse describieron hace 40 años que células de
levadura cultivadas en un medio rico en nitrógeno eran de mayor tamaño que las
mismas células cultivadas en un medio pobre. Además, observaron que las células
eran más grandes porque retrasan la división celular y así disponen de más
tiempo para crecer hasta que llega el momento de su división. Por lo tanto,
debía existir una conexión entre el crecimiento celular y la división celular,
de manera que a mayor tasa de crecimiento, más se retrasa la división, lo cual
genera células más grandes.
El equipo de Sergio
Moreno, director del IBFG, ha descubierto el mecanismo molecular que acopla
estos dos aspectos, el crecimiento celular con la división celular,
determinando así el tamaño de las células en función de su ambiente
nutricional.
La clave estaba en
encontrar una conexión entre TOR (Target of Rapamycin), el controlador central
del crecimiento celular, y los complejos Cdk/Ciclina, que regulan la división
celular. “TOR es el motor de combustión de las células, que se pone en marcha
gracias a los nutrientes y, cuando hay muchos, le comunica a los complejos
Cdk/Ciclina que esperen antes de iniciar la división celular”, resume Sergio
Moreno en declaraciones a DiCYT.
Los científicos han
descubierto que ambos se acoplan gracias a un módulo de
Greatwall-Endosulfina-PP2A/B55, compuesto por una proteína quinasa (Greatwall),
una proteína fosfatasa (PP2A/B55) y un potente inhibidor de PP2A/B55
(endosulfina) que solo la inhibe cuando previamente ha sido fosforilada por
Greatwall. Las proteínas quinasas catalizan la adición de grupos fosfato (fosforilación)
a otras proteínas diana, mientras que las proteínas fosfatasas catalizan la
reacción opuesta, la eliminación de grupos fosfato (desfosforilación). Estas
reacciones de fosforilación/desfosforilación modifican la actividad de las
proteínas diana.
En medios ricos en
nitrógeno, el controlador central del crecimiento (TOR) está muy activo e
inhibe a Greatwall, por lo que la proteína fosfatasa PP2A/B55 también está muy
activa al no ser inhibida por la endosulfina. Niveles elevados de PP2A/B55
contrarrestan la activación del complejo que regula la división celular y las
células entran en mitosis (el proceso previo a la división celular) con un
tamaño más grande.
En medios pobres, la
actividad de TOR cae, facilitando la activación de Greatwall, que a su vez
fosforila a la endosulfina e inhibe a PP2A/B55, lo cual permite la activación
prematura del complejo que regula la división celular y la entrada en mitosis
con menor tamaño.
La relación es tan
compleja que su demostración a través de experimentos genéticos en cultivos de
levadura ha llevado seis años de trabajo. El esfuerzo ha merecido la pena
porque los resultados son muy relevantes, ya que estas rutas se conservan en
las células animales.
Esto suscita un enorme
interés biomédico, puesto que TOR y los complejos Cdk/Ciclina son importantes
para el envejecimiento y algunas enfermedades relacionadas. Por ejemplo, el
cáncer se caracteriza, precisamente, por un crecimiento y una división celular
extraordinarios.
De hecho, algunos
estudios indican que inhibir a TOR retrasa el envejecimiento. “Parece que sería
importante que TOR estuviera muy activo en el momento del crecimiento de los
seres vivos, pero que en una segunda etapa sería crucial una disminución de
esta actividad para prolongar la vida”, apunta Moreno. En este sentido, ciertas
investigaciones apuntan a que una disminución de calorías hace vivir más y la
clave puede estar, precisamente, en un TOR menos activo.
Por otra parte,
llevado al ámbito del ser humano, el hecho de que las generaciones actuales
estén mejor alimentadas y alcancen una mayor estatura que hace décadas también
puede estar muy relacionado con un mayor tamaño de sus células, que reciben una
mayor cantidad de nutrientes.
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