Muchas criaturas vivientes poseen habilidades excepcionales que las distinguen de otras especies. Los guepardos pueden correr hasta 60 millas por hora; las hormigas pueden levantar 100 veces su peso corporal; los gusanos planos pueden regenerar partes amputadas del cuerpo. Los científicos han pasado décadas estudiando los mecanismos queimpulsan hazañas tan notables, con la esperanza de que cualquier secreto que descubran pueda conducir a nuevas perspectivas en la biología humana y nuevas formas de mejorar la salud y mejorar las enfermedades.
Ahora, los investigadores del Instituto Stowers han identificado una molécula clave que dirige a las células madre en el gusano plano a hacer copias de sí mismas. La molécula, llamada EGFR-3, es parte de una cascada de señales que parecen controlar la forma en que estoslas células se dividen y diferencian en respuesta a niveles de radiación casi letales.
El hallazgo, que aparece en línea el 11 de agosto de 2016, en la revista Célula del desarrollo , tiene implicaciones importantes para avanzar en la medicina regenerativa y para desarrollar terapias contra el cáncer más efectivas.
"Todos los genes en esta cascada de señalización se conservan, desde la planaria hasta los humanos. Un proceso similar también podría estar teniendo lugar dentro de nuestras propias células, simplemente no lo sabemos", dice Alejandro Sánchez Alvarado, Ph.D., un investigador del Instituto Stowers y del Instituto Médico Howard Hughes, quien es el autor principal del estudio. "De hecho, cualquier cosa que perturbe nuestro cuerpo envejecimiento, lesiones, incluso una comida picante puede afectar nuestras células madrefunciones. Si entendemos mejor cómo los planarios regulan la dinámica de la población de sus células madre, puede proporcionar una pista para abordar nuestras propias patologías ".
Las planarias son mundialmente famosas por sus propiedades regenerativas. Divida una por la mitad y aparecerán dos organismos idénticos en su lugar. Corte un fragmento de 1/279 del tamaño del animal original y regenerará un animal completo. Esta habilidadse origina en un grupo especial de células madre adultas llamadas neoblastos que se extienden por los cuerpos de estos gusanos de agua dulce. Hace varios años, los investigadores probaron los límites de estas criaturas resistentes al someterlas a dosis de radiación casi letales. Descubrieron que incluso sisolo quedaba un solo neoplasto, fue suficiente para reponer a toda la población de células madre planarias.
En este estudio, Sánchez Alvarado quería identificar las señales exactas que dieron forma a esta dinámica de población dramática. Kai Lei, Ph.D., un científico posdoctoral en su laboratorio, decidió ir tras los sospechosos habituales, es decir, el EGF,Vías de señalización de FGF, insulina, VEGF, TGF-beta, Wnt / beta-catenina, Hedgehog y Notch, que se han asociado con células madre y, por lo tanto, podrían desempeñar un papel en este proceso. Primero, Lei y sus colegas utilizaron un método molecular avanzadotécnica llamada interferencia de ARN para silenciar diferentes genes en las rutas de señalización sospechosas. Luego, sometió a la planaria a una dosis de radiación que mataría a la mayoría, pero no a todos, de sus neoblastos residentes. Luego, esperó para ver cómo cada gen silenciado afectabacapacidad de los neoblastos para recuperar, repoblar y restaurar la supervivencia de los animales irradiados.
Los investigadores descubrieron que el egfr-3 se necesitaba un gen para la repoblación de neoblastos. Este gen codifica una proteína que se encuentra en la superficie de las células y se une a otra proteína, llamada factor de crecimiento epidérmico que se sabe que estimula el crecimiento, la proliferación y la diferenciación en otros tipos de células.confirmaron sus hallazgos al utilizar una tinción fluorescente para iluminar la proteína EGFR-3 en los neoblastos, se toparon con algo curioso: las proteínas se ubicaron en la parte superior de la célula, como habían esperado los investigadores, pero en lugar de distribuirse al azar en todosuperficie, estaban agrupados en un lado, como una cabellera rebelde.
La distribución desigual de EGFR-3 sugirió que la proteína podría estar involucrada en un fenómeno conocido como división celular asimétrica, que junto con la división celular simétrica constituyen las dos formas en que las células hacen copias de sí mismas. En la división celular asimétrica, la célula madrese divide en dos células hijas que tienen destinos diferentes: una puede ser un neoplasto, otra una célula muscular o una célula fotorreceptora. En la división celular simétrica, la célula madre se divide en dos células hijas que comparten los mismos atributos.
"Aunque se ha propuesto durante mucho tiempo que existe división celular asimétrica en planarias, nuestro estudio proporciona la primera evidencia molecular directa de su existencia", dice Lei. Mostró que cuando EGFR-3 funcionaba normalmente, los neoblastos irradiados divididos por células asimétricasdivisión la mitad del tiempo y por división celular simétrica la otra mitad del tiempo. Pero cuando él silenció EGFR-3, la división celular asimétrica se vio afectada.
Los investigadores creen que esta ruta en particular podría estar proporcionando un tipo de control de calidad para garantizar que los errores cometidos en el genoma, ya sea por irradiación u otras formas de daño, no se propaguen. De hecho, cuando miraron más allá de la ruta, Sánchez Alvaradoy su equipo encontró varios genes involucrados en la reparación del ADN.
"La división celular asimétrica puede ser una forma de deshacerse de las manzanas podridas. Todavía no tenemos pruebas, pero creemos que esta vía de señalización ayuda a barajar las células que tienen defectos, dándoles destinos diferentes para que noya no producen más células madre neoblastos. La predicción sería que solo las células con el mejor ADN pueden quedarse y servir como plantilla para las generaciones futuras, algo que debemos probar a continuación ", dijo Sánchez Alvarado.
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Materiales proporcionados por Instituto Stowers de Investigación Médica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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