Cada una de tus células contiene dos copias de 23 cromosomas, una heredada de tu padre y otra de tu madre. Teóricamente, cuando creas un gameto, un espermatozoide o un óvulo, cada copia tiene una probabilidad de 50-50 de serfalleció. Pero la realidad no es tan clara.
Los científicos han observado que los cromosomas pueden "engañar", sesgando la posibilidad de que se conviertan en una célula sexual. Ahora, un equipo de la Universidad de Pensilvania ha demostrado cómo surge este sesgo en las células femeninas. Con una observación cuidadosa y experimentos conovocitos de ratón, los precursores de los huevos, han detectado señales moleculares que crean una asimetría en la maquinaria que impulsa la meiosis, el proceso de división celular que da lugar a los gametos. Ciertos cromosomas, encontraron los investigadores, aprovechan esta asimetría para moverseal lado "derecho" de una célula durante la división y terminan en el huevo.
Al arrojar luz sobre una faceta común pero poco conocida de la meiosis, los hallazgos pueden conducir a una mejor comprensión general de la meiosis, incluido cómo y por qué pueden surgir errores. Los errores en cómo los cromosomas se segregan a los gametos durante la meiosis son la causa principal de algunosabortos espontáneos y afecciones como el síndrome de Down.
"Si entendemos cómo estos elementos egoístas están explotando la mecánica de la meiosis, entonces entenderemos más profundamente cómo funciona ese proceso en primer lugar", dijo Michael Lampson, profesor asociado de biología en la Facultad de Artes y Ciencias de Penn yautor principal del estudio.
Lampson se asoció con los miembros del laboratorio Takashi Akera, Lukáš Chmátal, Emily Trimm y Karren Yang, así como con Richard M. Schultz, el Profesor Distinguido de Biología Charles y William L. Day; David Chenoweth, profesor asociado en el Departamento de Química;Chanat Aonbangkhen, miembro del laboratorio de Chenoweth; y Carsten Janke, del Institut Curie de Francia. Su estudio aparece en la revista ciencia .
Durante décadas, los científicos han sido conscientes de que los elementos genéticos parecían competir durante la meiosis, ya que algunos se transmitían a los gametos a una tasa consistentemente más alta de lo que dictaba el azar. El término para esta transmisión sesgada es "impulso meiótico".
"Por lo general, pensamos en genes egoístas al nivel de la selección natural y la selección de los más aptos", dijo Lampson. Eso podría significar que un gen que te hace vivir más tiempo, reproducir más o matar a tus enemigos tiene más probabilidades de ser transmitido.. Pero también podemos pensar en el egoísmo al nivel del gen mismo. En ese contexto, los genes compiten entre sí para entrar en el gameto. Y aunque teníamos pruebas de que esto podría suceder, no entendíamos realmente cómosucedió."
Para que ocurra una transmisión sesgada, razonó el equipo de Penn, algo acerca de la maquinaria física de la división celular debe permitirlo. En el caso de las mujeres, la etapa final de la meiosis conduce a la creación de una célula que se convierte en el óvulo viable y otracélula llamada cuerpo polar, que normalmente se degrada.
Los investigadores optaron por centrarse en la maquinaria de división celular, estudiando el huso meiótico, la estructura compuesta de microtúbulos que se adhieren a los cromosomas, tirando de ellos hacia los lados opuestos de una célula antes de que se divida.
Al observar los microtúbulos en los ovocitos de ratón, encontraron una distribución asimétrica de una modificación llamada tirosinación: el lado del huevo de la célula tenía menos de esta modificación que el otro lado, más cerca de lo que se llama corteza. Esta asimetría solo estaba presente enla etapa de la meiosis cuando el huso se mueve hacia la corteza desde el centro de la célula.
"Eso nos dijo que cualquier señal que esté configurando la modificación de la tirosina proviene de la corteza", dijo Lampson. "La siguiente pregunta es: ¿Cuál es esa señal?"
Los investigadores ya tenían información sobre moléculas que aumentan en expresión en el lado cortical de la célula, incluida una llamada CDC42. Para probar si esta molécula contribuyó a la tirosinación asimétrica, los investigadores utilizaron un sistema experimental que Lampson y Chenoweth habían ideado.anteriormente, que utiliza un ensayo sensible a la luz para enriquecer selectivamente CDC42 en un lado del polo. Sus resultados sugirieron que CDC42 era responsable, al menos en parte, de inducir la asimetría de tirosinación y, por lo tanto, la asimetría del huso en la célula en división.
Habiendo establecido que existe la asimetría y cómo surge, los investigadores de Penn se propusieron demostrar que esta asimetría permite que los cromosomas hagan trampas. Lo hicieron centrándose en los centrómeros, la región de un cromosoma que se adhiere al huso. Cruzando dos cepas deratones, terminaron con animales que poseían dos tipos de centrómeros en cada una de sus células, uno más grande y otro más pequeño.
Por un trabajo anterior del grupo, sabían que se sabía que los centrómeros más grandes se transmitían preferentemente a los gametos. En el trabajo actual, confirmaron que los centrómeros más grandes y "más fuertes" tenían más probabilidades de ir hacia el polo delcélula que se convertiría en el huevo.
Cuando los investigadores abolieron la asimetría del huso mediante la mutación de CDC42 y otros objetivos, el sesgo en la orientación del centrómero desapareció.
"Eso conecta la asimetría del huso con la idea de que los cromosomas o centrómeros realmente hacen trampa", dijo Lampson.
Pero este resultado también planteó la pregunta de cuándo los centrómeros se sesgaron en su orientación, ya que el huso comienza en el medio de la celda, en cuyo punto los centrómeros ya están adheridos de manera no sesgada. La asimetría y la unión sesgada del centrómero ocurrenluego.
Ingrese el centrómero volteado. Usando imágenes en vivo de ovocitos de ratón, los investigadores encontraron que los centrómeros "más fuertes" tenían más probabilidades de separarse del huso que los centrómeros más débiles y era especialmente probable que se separaran si estaban orientados hacia el lado cortical de lacelda, presumiblemente con el fin de voltear y reorientarse hacia el polo del huevo de la celda. Los centrómeros más débiles rara vez se desprendían y no mostraban preferencia por un lado de la celda o el otro.
"Si eres un centrómero egoísta y estás mirando hacia el lado equivocado, debes soltarlo para poder mirar hacia el otro lado", dijo Lampson. "Así es como 'ganas'".
En trabajos futuros, Lampson y su equipo esperan explorar más a fondo qué características de los centrómeros los hacen fuertes o débiles.
"Este trabajo nos brindó buena información sobre la transmisión sesgada de centrómeros, pero también plantea un montón de otras preguntas", dijo Lampson. "¿Por qué nuestros centrómeros se ven como lo hacen y cómo evolucionan para ganar estoscompetencias? Estas son cuestiones biológicas fundamentales de las que todavía no sabemos mucho ".
El estudio fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud subvenciones GM107086 y GM122475, Institut Curie y Uehara Memorial Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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