Un grupo especial de proteínas que ayuda a desenrollar el ADN durante la división celular juega un papel clave para mantener las células madre en su estado inmaduro, según un nuevo estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina de la UNC.
El estudio, publicado en la revista en línea eLife , ilumina la biología básica de las células madre y sugiere un nuevo control molecular para controlarlas. Las células madre tienen propiedades regenerativas con el potencial de revolucionar la medicina, pero ese potencial aún está lejos de realizarse porque se sabe muy poco acerca de cómo estoslas células funcionan. El estudio también apunta a una mejor comprensión de cómo las células cancerosas logran mantener una división celular rápida sin provocar la muerte celular.
"Estudios como este ayudan a explicar la biología subyacente de las células que se dividen rápidamente y pueden informar el desarrollo de futuras terapias, por ejemplo, terapias con células madre o tratamientos contra el cáncer", dijo el autor principal del estudio, Jean Cook, PhD, profesor de bioquímica y biofísica en la UNCy miembro del Centro Integral de Cáncer Lineberger de la UNC.
El estudio se centró en un grupo de proteínas llamado complejo de mantenimiento de minicromosomas MCM, conocido por ser un factor crucial en la división celular. Una célula se prepara para el proceso de división en parte al cargar los complejos MCM en sus cromosomas. Estos complejos son necesariospara desenrollar adecuadamente el ADN cromosómico durante la división celular para que se puedan formar dos nuevos conjuntos de cromosomas, uno para cada célula hija, a partir del conjunto original.
"Si la carga de MCM no se completa con éxito antes de la división celular, habrá un riesgo de mutaciones de ADN importantes y muerte para las células hijas resultantes", dijo el primer autor del estudio Jacob Matson, un candidato a doctorado en el laboratorio de Cook querealizó la mayoría de los experimentos en el transcurso de tres años.
A pesar de la importancia de la carga de MCM, los tipos de células varían mucho en el tiempo que tienen para prepararse para la división celular. Las células madre, por ejemplo, pasan por esta fase preparatoria, conocida como la fase G1 del ciclo celular, en unUna pequeña fracción del tiempo que pasan las células más maduras y "diferenciadas", como, por ejemplo, las células de la piel o las células del músculo cardíaco. La forma en que las células madre logran una transición rápida a través de la fase G1 sin arriesgar la carga incompleta de MCM y el daño resultante en el ADN ha sido unmisterio.
Una posibilidad es que las células madre de alguna manera mantengan tasas de carga de MCM más altas, de modo que puedan realizar la carga necesaria dentro de sus ventanas G1 más cortas. Para investigar, los investigadores utilizaron un ensayo sensible que desarrollaron para medir la velocidad de carga de MCM. Encontraronque las células madre realmente cargan los complejos MCM mucho más rápidamente que las células maduras y diferenciadas. De hecho, forzar químicamente a estas células madre a diferenciarse en células más maduras ralentiza notablemente las tasas de carga MCM de las células maduras.
El acoplamiento de la carga MCM y la diferenciación celular también funcionó en la otra dirección.
"Inducir una carga de MCM más lenta en las células madre hizo que se diferenciaran más rápidamente", dijo Matson.
Los resultados sugieren que la velocidad de carga de MCM es un factor importante en el desarrollo celular, y que la carga rápida de MCM en particular es algo que las células madre hacen para mantenerse en el estado inmaduro de las células madre.
Los hallazgos también sugieren que inducir una carga rápida de MCM en células más maduras puede ayudar a convertirlas nuevamente en células madre. La "reprogramación" de células ordinarias en células madre, conocidas como células madre pluripotentes inducidas, ahora se realiza de forma rutinaria en los laboratorios.en todo el mundo y es visto como una posible fuente futura de células madre para terapias. Pero los métodos estándar utilizados para esta reprogramación no son tan eficientes como desearían los investigadores.
"Posiblemente, acelerar artificialmente la carga de MCM haría que este proceso de reprogramación sea más eficiente", dijo Cook.
Ella y sus colegas ahora están tratando de comprender mejor los mecanismos biológicos por los cuales las células mueven sus tasas de carga de MCM hacia arriba o hacia abajo.
Los investigadores de UNC también están estudiando el papel de las tasas de carga de MCM en los cánceres. Por ejemplo, algunas células cancerosas son muy propensas a errores de ADN al dividirse. Cook y sus colegas sospechan que en algunos casos esta "inestabilidad genómica" surge de las células'no puede aumentar sus tasas de carga de MCM a medida que su división celular se acelera.
Otras células cancerosas, particularmente aquellas con propiedades similares al tallo, pueden aumentar sus tasas de carga de MCM para mantenerse viables. De ser así, los medicamentos que reducen la tasa de carga de MCM podrían forzar a estos cánceres a un estado de crecimiento más lento y menos maligno, o incluso matarlos haciéndolos vulnerables al daño excesivo del ADN durante la división celular.
Cook agregó: "Sospechamos que la carga rápida de MCM es un aspecto importante de cómo las células cancerosas logran crecer rápidamente sin dañar excesivamente su ADN. Es un objetivo que vale la pena perseguir".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Cuidado de la salud de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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