Un choque térmico o estrés es uno de los factores más estudiados de un estrés celular, aunque sus efectos retardados siguen siendo en gran parte desconocidos. Según dos artículos de científicos rusos un artículo del 1 de julio de 2015 en Investigación de ácidos nucleicos continuó con un artículo de febrero en Ciclo celular , un choque térmico influye principalmente en las células en una fase sintética temprana, y no solo detiene temporalmente la replicación del ADN, sino que también causa algunas consecuencias más graves. Según uno de los autores, Sergey Razin, jefe del departamento de biología molecular deEn la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov, los resultados de la investigación pueden ayudar a desarrollar nuevos métodos para curar el cáncer.
cuando una celda rompe horquillas
Nuestra célula al igual que nosotros mismos puede estar sujeta al estrés, pero a diferencia de la nuestra, el estrés celular es causado por calor, frío, falta de oxígeno, cambios en el nivel de acidez, inflamación, infección o toxinas, irradiación con rayos X o luz ultravioleta.
'Hemos demostrado que un estrés por calor agudo desencadena el desarrollo de senescencia celular en células humanas normales y cancerosas que se encuentran en una fase S temprana de un ciclo celular. Identificamos el mecanismo por el cual un estrés por calor induce la senescencia celular. La razónpara una senescencia inducida por estrés por calor es una respuesta persistente al daño del ADN, conectada con una formación de rupturas de ADN de doble cadena difíciles de reparar '', dice Sergey Razin, jefe del Departamento de Biología Molecular, la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov, y jefe deel laboratorio, el Instituto de Biología Genética, la Academia de Ciencias de Rusia, el doctorado en biología, el miembro correspondiente de la Academia de Ciencias de Rusia RAS y el coautor de ambos artículos.
Utilizando una amplia gama de métodos, los científicos rusos de MSU y del Instituto de Biología Genética, RAS, demostraron que una célula bajo estrés es capaz de 'romper horquillas'. Sin embargo, las horquillas aquí no son cubiertos de metal: así es comoLas estructuras en el ADN de doble cadena se llaman cuando la doble hélice se divide para que cada cadena pueda servir como plantilla para la síntesis de una nueva cadena de ADN así se duplica el ADN. Esta duplicación del ADN se basa en un principio complementarioindicando que cada nucleótido, una 'letra' de un ADN que se sintetiza, se selecciona en función del tipo de nucleótido presente en esta posición en la cadena de plantilla.
Se descubrió que un choque térmico suprime la actividad de la topoisomerasa I que relaja un ADN durante la replicación cortando uno de los dos filamentos. Eso provoca roturas en un filamento, y cuando un tenedor de replicación llega al mismo lugar, el otro filamentotambién se rompe. Como las proteínas especiales 'reparadoras' consideran partes similares de la segunda cadena, con ambas dañadas, un ADN es extremadamente difícil de reparar.
Un resultado más emocionante de este estudio, según Sergey Razin, es "una demostración de que las células genéticamente idénticas pueden diferir dramáticamente tanto en la resistencia a los factores de estrés exógeno como en una reacción tipo a varios tipos de estrés".
Así como el estrés influye en una persona de manera diferente durante su vida, un daño que la célula sufriría de los problemas de la vida depende de su etapa en el ciclo celular. Por lo tanto, vale la pena considerarlo con precisión.
Infancia, adolescencia, juventud, mitosis
La vida útil de cada célula somática que no sea reproductiva de nuestro cuerpo varía en gran medida según sus peculiaridades: los eritrocitos glóbulos rojos bicóncavos viven aproximadamente 120 días, las células epiteliales que recubren el interior del intestino, aproximadamente 1-2días, mientras que las neuronas y las células de tejido muscular estriado, tan largas como un organismo, las células de vida rápida se dividen constantemente para proporcionar un reemplazo suficiente, mientras que los hígados largos nunca o casi nunca lo hacen.
Con toda esa diversidad, se puede decir que las células somáticas no solo en humanos, sino también en animales y plantas tienen cuatro fases de un ciclo celular: G1, S, G2 juntas en interfase y mitosis afase de división, que da como resultado la construcción de dos células hijas absolutamente similares, que heredan una cromátida, la mitad del cromosoma de una madre. Durante la fase G1, pre-sintética, se produce un crecimiento celular, y la célula está preparada para duplicar el ADN replicación: después de haber recibido la mitad de un cromosoma, una célula necesita completarlo por sí misma, para pasarlo a la siguiente generación. La duplicación una síntesis, de ahí el nombre - fase sintética ocurre en la fase S.Evitar errores al copiar información genética está bajo un estricto control de la proteína p53: cuando se daña un ADN, aumenta la producción de la proteína p21, que está conectada al complejo de ciclina y quinasas dependientes de ciclina, responsables de iniciar la siguiente etapa.del ciclo. Esto retrasa el inicio de la fase S parareparar enzimas para tener tiempo de reparar el daño.Luego sigue la fase G2 durante la cual una célula crece y se prepara para una futura división.En esta etapa, un ADN está sujeto nuevamente a una 'inspección' obligatoria, y luego comienza la mitosis.Después de la mitosis, cada una de las células 'recién nacidas' pasa por la etapa G1 y se repite un ciclo.
Algunas celdas dejan una fila de divisiones, flotando en la fase G0 que, en una primera aproximación, es la fase G1 extendida hasta una eternidad.Pero para los restantes, la 'rueda del devenir' tampoco es interminable: después de aproximadamente 52 divisiones el llamado límite de Hayflick, llamado así por Leonard Hayflick que lo descubrió en 1961 una célula está envejeciendo, volviéndose indiferente a un 'desastre secular', abandona la rueda de la vida, detiene la mitosis y finalmente muere.Pero cuando un ADN en una célula está dañado de modo que es difícil de reparar, parece razonable retirar esta célula del ciclo en lugar de copiar un código genético dañado, creando generaciones de mutantes, que finalmente pueden provocar inflamaciones y el desarrollo de tumores cancerosos..
'Basándonos en la reacción celular a un estrés por calor, formulamos un modelo de inducción de senescencia celular, que es cierto para muchos agentes que dañan el ADN. De acuerdo con este modelo, cualquier daño en el ADN rotura monocatenaria o bicatenariaocurrir en una fase S temprana puede conducir al inicio de un programa de senescencia celular '', le dice a Sergey Razin.
El valor de la investigación en el área es ambiguo. Por un lado, los científicos aspiran a prevenir el envejecimiento de las células normales: ayudarlos a resistir el estrés y funcionar el mayor tiempo posible dentro de sus funciones naturales, por supuesto.Por otro lado, un comienzo controlado de la senescencia celular ayuda a aquellos que se han "salido de los rieles" de un programa genético que divide vigorosamente las células cancerosas para encontrar el camino hacia el nirvana. Es por eso que encontrar una "navaja de afeitar de Occam" adecuada, que obligaría a las células defectuosas a detenersedividir y multiplicar entidades es vital para curar enfermedades oncológicas.
'La revelación de los mecanismos de la senescencia celular inducida por un estrés genotóxico leve que daña el ADN parece ser importante tanto para comprender las razones y los mecanismos de un envejecimiento organismal, como para comprender mejor la variabilidad de la respuesta celular a exógenos yfactores de estrés endógeno. Esta investigación también arroja luz sobre múltiples efectos previamente desatendidos de agentes que dañan el ADN por ejemplo, camptotecina que a menudo se usan en una terapia tumoral. Teóricamente, los resultados del estudio pueden sentar las bases para una optimización de los existentesprotocolos de aplicación simultánea de hipertermia y agentes quimioterapéuticos para curar enfermedades oncológicas ', concluye Sergey Razin.
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Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Moscú Lomonosov . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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