¿Qué inspira a las células de levadura para dividir?

Rockefeller investigadores descubren inesperado triggerOften en la ciencia un nuevo conjunto de experimentos viene que obliga a los investigadores a abandonar los viejos modelos a cambio de otros nuevos que se ajusten mejor a sus observaciones. Este es el caso de un nuevo informe de Nature por investigadores de la Universidad Rockefeller, que encuentra que los modelos anteriores de la división celular en el organismo de la levadura sencilla se centraron en la proteína mal.

Hasta ahora, los científicos pensaban que las células de levadura comenzaron dividiendo en dos células separadas en la destrucción de una proteína "de ciclina" llamada Clb5. Pero la nueva investigación muestra que una proteína relacionada llamada Clb2 es de hecho el gatillo real.

"Para nuestra sorpresa, el modelo actual de las ciclinas y la división celular en la levadura no parece ser cierto", dice Ralph Wasch, MD, un investigador postdoctoral en el Rockefeller y primer autor del trabajo. "Encontramos que las células que se replican no se dividen de la presencia de Clb5, lo que significa que su destrucción no puede ser la señal para la división. Lo que es más, se demuestra que las células se replican no se pueden dividir en presencia de Clb2 ".

Además de proporcionar visión fundamental en el "ciclo celular", el proceso por el cual todas las células de la levadura a humanos crean copias exactas de sí mismos, los resultados tienen implicaciones para el tratamiento del cáncer - que se caracteriza por un ciclo celular que salió mal.

"La levadura y células humanos comparten muchos de los mismos mecanismos del ciclo celular", dice Frederick R. Cross, Ph.D., jefe del Laboratorio de Genética Molecular de la levadura y autor principal del artículo. "Debido a esto y debido a que son más fáciles de trabajar con, organismos de la levadura son modelos ideales para el estudio de cómo el ciclo celular puede funcionar normalmente en los seres humanos, así como la forma en que podría funcionar incorrectamente en el cáncer."

¿Cómo las células se reproducen

Todas las células eucariotas (células que contienen un núcleo) deben someterse a algún tipo de un ciclo celular con el fin de crecer y reproducirse. Durante este proceso, dos acontecimientos cruciales deben ocurrir dentro del núcleo de una célula: la replicación del ADN, llamada la fase S, y la separación de los cromosomas resultantes en dos grupos, llamado mitosis o fase-M. Completar el ciclo celular son dos períodos de descanso, que tienen lugar justo antes de que ambos S y M-fase, y son llamadas G1 y G2, respectivamente.

Sólo cuando la célula detecta que estos eventos han ocurrido sin errores va a salir de la mitosis y la división en dos células hijas. En este punto, el proceso comienza de nuevo, ya sea, o una célula entra en un estado de latencia, llamado G0.

¿Cómo una célula pasa de una fase a la siguiente depende de las olas periódicas de ciclinas: niveles bajos preparan para la replicación del ADN, los niveles más altos provocan la fase S y la mitosis, y una drástica caída en el número de ciclina señales de la célula para comenzar dividiendo. Igualmente importante para este proceso son las proteínas ciclinas que se unen y activan, llamadas quinasas dependientes de ciclinas (CDK). Una vez activado, CDKs llevar a cabo las tareas celulares específicas necesarias para el crecimiento y la división.

El cáncer surge cuando el cuerpo no puede regular adecuadamente este proceso. Por ejemplo, las células sanas responden a los agentes que dañan el ADN, como la luz del sol o el humo del cigarrillo, al detener su ciclo celular mientras se repara el daño, o por la comisión de un tipo de suicidio celular llamado apoptosis. Pero las células cancerosas han perdido este sistema de pesos y contrapesos, resultando en un crecimiento celular incontrolado, daño en el ADN y, finalmente, los tumores. Este desglose en el ciclo celular está causada por mutaciones genéticas que conducen a cantidades anormales de proteínas del ciclo celular, tales como las ciclinas.

Osciladores celulares

Los últimos hallazgos también sugieren una nueva forma de pensar acerca de una célula de levadura "osciladores". Los osciladores son complejos de proteínas que controlan el flujo y reflujo de las ciclinas dentro del núcleo de una célula, asegurando así una progresión ordenada a través del ciclo celular. Durante la mitosis, señalan la célula para destruir ciertos ciclinas, que luego se la obliga a salir de la mitosis y la división de comenzar. En ambas células humanas y de levadura, hay dos osciladores: el oscilador de Cdc20 y el oscilador Cdh1.

Anteriormente, los científicos pensaban que el oscilador Cdc20 controla la separación de cromosomas, así como salida de mitosis mediante la eliminación de Clb5, mientras que el oscilador Cdh1 fue pensado para completar la salida de mitosis destruyendo Clb2.

Pero el nuevo informe de la Naturaleza cuenta una historia diferente. Esto demuestra que el oscilador Cdc20 dicta la salida de mitosis a través de la eliminación de Clb2, no Clb5.



"Los experimentos anteriores que muestran la destrucción de Clb5 a ser el detonante principal para la división celular no fuera defectuoso", dice Wasch. "Más bien, las conclusiones extraídas de ellos no son correctos. Ahora podemos volver atrás y reinterpretar esos experimentos en el sentido de que sólo la eliminación de Clb5 puede actuar como desencadenante de la salida de mitosis en condiciones experimentales. Pero ahora sabemos que el disparador fundamental es la destrucción directa de Clb2 por Cdc20 ".

Los investigadores dicen que la destrucción de Clb5 lugar puede ser necesaria para el mantenimiento correcto de cromosomas.

Curiosamente, los resultados también sugieren cómo los dos osciladores pueden haber evolucionado. Según los investigadores, el primer oscilador aparece para controlar tanto la separación de cromosomas y la salida de mitosis, mientras que el segundo supervisa principalmente la ruptura entre los ciclos de crecimiento y división, G1. Debido G1 proporciona organismos superiores con la capacidad de crear diferentes tipos de células, los investigadores especulan que este segundo oscilador puede representar un paso necesario en la evolución tanto de la levadura y los seres humanos.