22/May/07

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La memoria latente de las células vuelve a la vida

Nuevas investigaciones danesas examinaron los mecanismos detrás de la memoria latente de las células, que vuelve a la vida y hace que aparezcan de repente capacidades previamente inexistentes. Células especiales de levadura, por ejemplo pueden cambiar abruptamente de ser de un solo sexo a hermafroditas.

Los investigadodes del Instituro Niels Bohr en la Universidad de Copenhage usaron modelos matemáticos y simulaciones por computadora para examinar los mecanismos fundamentales de la memoria de las células. La investigación es una cooperación interdisciplinaria entre los biólogos moleculares y los físicos y fueron publicados en la prestigiosa revista científica CELL, donde este artículo es la nota de tapa. (artículo de Dodd y otros, ejemplar del 18 de mayo).

Capacidades inactivas

Nuestro material genético —ADN— es un plano de cómo lucimos y cómo somos. Este material genético es muy estable y es fielmente transmitido a nuestros descendientes. Una vez cada tanto, se produce un cambio en el ADN, ya sea pequeño o grande. Tal cambio es el origen del inmensa variedad de animales y plantas sobre la tierra. Los cambios constructivos en el ADN, esto es, los que crean nuevas funciones por lo general tienden a ser procesos lentos y graduales que involucra la selección natural por muchas generaciones.

Sin embargo a veces se observan cambios dramáticos y muy repentinos en un individuo en la ausencia de cualquier cambio del ADN. De hecho esto sucede en todos nosotros en el momento en que nuestro cuerpo se desarrolla: las células con idéntica información adoptan destinos muy distintos, formando tejidos que aparentemente tienen muy poco en común uno con el otro, tales como la piel, el cerebro o los huesos. Los mecanismos de la así llamada diferenciación celular son algunos de los cuales en la Universidad de Copenhage hace una posible clarificación.

"La explicación para estos cambios repentinos es que no es el ADN en si mísmo el que se altera, son los cambios en el medio lo que cambia y por lo tanto causa que una célula active una de sus capacidades dormidas" dice Kim Sneppen, profesor en Biofísica en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhage.

El entorno controla el ADN

La hélice de ADN en sí misma se rodea de proteínas complejas llamadas nucleosomas. De manera importante, los nucleosomas pueden llevar varias modificaciones químicas o aún permitir o prevenir la expresión del ADN armada alrededor de ella. Cada vez que una célula se divide en nuevas células, la doble hélice del ADN se divide en dos filamentes, cada uno de los cuales genera una nueva hélice doble.

Los nucleosomas no son duplicados como los filamentos del ADN, sin embargo. En su lugar se distribuyen entre las dos nuevas doble hélices de ADN y los espacios vacíos son llenados por nuevos nucleosomas. La división celular es por lo tanto una oportunidad para cambiar en la composición de los nucleosomos de una región específica del ADN. Los cambios también se producen durante la vida de una célula debido a las reacciones químicas que permiten interconversiones entre tipos distintos de nucleosomas. El efecto de estos cambios puede hacer que las capacidades inactivas vuelvan a la vida, o a la inversa, que capacidades activas anteriores se apaguen.

La misma herencia, diferente trato

En el expermiento práctico los biólogos moleculares usaron una célula mutante de levadura la cual estaba bi-estable, en la que podía volverse de un solo sexo o hermafrodita. El experimento mostró que el cambio espontáneo sucede en las células de levadura cada 2000 generaciones de células. Mediante la construcción de un modelo basado en retroalimentación positiva del estado microscópico de los nucleosomas, el grupo de investigadores podrían simular el resultado experimental y de ese modo profundizar dentro del mecanismo por el cual las células con idéntico ADN tienen diferenciaciones extremas.

Las investigaciones en el Centro de Investigacion Básico 'Modelos de Vida' en el Instituo Niels Bohr mostró que la comunicación entre los nucleosomas y la realimentación positiva parecen ser partes constituyentes fundamentales de los mecanismos de memoria de una célula individual. El mecanismo da a la vez estabilidad y apertura a nuevas influencias cuando la célula necesita cambiar de estado. La Naturaleza tiene un socio el cual controla las células.

Fuente: Biology News. Traducido por Gustavo Courault