Desde que los investigadores relacionaron el acortamiento de los telómeros, las estructuras protectoras en los extremos de los cromosomas, con el envejecimiento y la enfermedad, la carrera ha llegado a comprender los factores que rigen la longitud de los telómeros. Ahora, los científicos del Instituto Salk han descubiertoque un equilibrio de alargamiento y recorte en las células madre da como resultado telómeros que, como diría Ricitos de Oro, no son demasiado cortos ni demasiado largos, sino perfectos.
El hallazgo, que aparece en la edición del 5 de diciembre de 2016 de Naturaleza, biología estructural y molecular , profundiza nuestra comprensión de la biología de las células madre y podría ayudar a avanzar en las terapias basadas en células madre, especialmente relacionadas con el envejecimiento y la medicina regenerativa.
"Este trabajo muestra que la longitud óptima para los telómeros es un rango cuidadosamente regulado entre dos extremos", dice Jan Karlseder, profesor en el Laboratorio de Biología Molecular y Celular de Salk y autor principal del trabajo. "Se sabía que los telómeros muy cortoscausar daño a una célula. Pero lo que fue totalmente inesperado fue nuestro hallazgo de que el daño también ocurre cuando los telómeros son muy largos ".
Los telómeros son extensiones repetitivas de ADN en los extremos de cada cromosoma cuya longitud puede ser aumentada por una enzima llamada telomerasa. Nuestra maquinaria celular da como resultado que una pequeña porción del telómero se desprenda cada vez que las células replican su ADN y se dividen. Como telómerosacortándose con el tiempo, los cromosomas se vuelven vulnerables al daño. Eventualmente las células mueren. La excepción son las células madre, que usan la telomerasa para reconstruir sus telómeros, lo que les permite retener su capacidad de dividirse y desarrollarse "diferenciarse" prácticamentecualquier tipo de célula para el tejido u órgano específico, ya sea piel, corazón, hígado o músculo, una cualidad conocida como pluripotencia. Estas cualidades hacen que las células madre sean herramientas prometedoras para terapias regenerativas para combatir el daño celular y la enfermedad relacionados con la edad.
"En nuestros experimentos, limitar la longitud de los telómeros comprometió la pluripotencia e incluso resultó en la muerte de las células madre", dice Teresa Rivera, investigadora asociada de Salk y primera autora del artículo. "Entonces, queríamos saber si aumentar la longitud de los telómeros aumentaba la pluripotenciacapacidad. Sorprendentemente, encontramos que los telómeros alargados son más frágiles y acumulan daño en el ADN ".
Karlseder, Rivera y sus colegas comenzaron investigando el mantenimiento de los telómeros en líneas cultivadas en laboratorio de células madre embrionarias humanas ESC. Utilizando técnicas moleculares, variaron la actividad de la telomerasa. Quizás no sea sorprendente que las células con muy poca telomerasa tuvieran telómeros muy cortos y eventualmentelas células murieron. Por el contrario, las células con niveles aumentados de telomerasa tenían telómeros muy largos. Pero en lugar de estas células prosperando, sus telómeros desarrollaron inestabilidades.
"" Nos sorprendió descubrir que obligar a las células a generar telómeros realmente largos causó fragilidad telomérica, lo que puede conducir al inicio del cáncer ", dice Karlseder, quien también ocupa la cátedra Donald y Darlene Shiley." Estos experimentos cuestionan la aceptación generalnoción de que el aumento artificial de los telómeros podría alargar la vida o mejorar la salud de un organismo ".
El equipo observó que los telómeros muy largos activaban mecanismos de recorte controlados por un par de proteínas llamadas XRCC3 y Nbs1. Los experimentos de laboratorio muestran que la expresión reducida de estas proteínas en los ESC impidió el recorte de los telómeros, confirmando que XRCC3 y Nbs1 son realmente responsables de esa tarea.
Luego, el equipo analizó las células madre pluripotentes inducidas iPSC, que son células diferenciadas p. Ej., Células de la piel que se reprograman de nuevo a un estado similar a las células madre. IPSC, porque pueden ser genéticamente compatibles con donantes yson fácilmente obtenibles: son herramientas comunes y cruciales para posibles terapias con células madre. Los investigadores descubrieron que las iPSC contienen marcadores de recorte de telómeros, lo que hace de su presencia un indicador útil de cuán exitosamente se ha reprogramado una célula.
"La reprogramación de células madre es un gran avance científico, pero los métodos aún se están perfeccionando. Comprender cómo se regula la longitud de los telómeros es un paso importante para hacer realidad la promesa de las terapias con células madre y la medicina regenerativa", dice Rivera.
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Materiales proporcionado por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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