Para resolver un misterio, a veces un gran detective sólo tiene que
estudiar las pistas que tiene delante. El prof. Tomomi Kiyomitsu empleo su agudo
poder de observación para resolver un rompecabezas que había desconcertado a
los investigadores durante años: se observo en una celda el proceso de la división
celular mitótica, para detectar las señales internas que causan que los cromosomas
se alinean en un eje central.
Los investigadores han estado buscando estas proteínas y a los actores
de la mitosis durante décadas, y nadie vio lo que el prof.
Kiyomitsu logro
observar, señala un miembro del Instituto White head Iain Cheeseman. "Y es
muy claro que estas cosas están sucediendo. Estos son los paradigmas normativos
muy importantes que se están instalando por estos ejes de división celular. Y
la biología celular con sumo cuidado le permitió ver como esto ocurría. La
gente ha estado buscando esto por mucho tiempo, pero quizás nunca con los ojos
cuidadosos que ahora han permitido descubrirla.
El Prof. Kiyomitsu, un investigador postdoctoral en el laboratorio de
Cheeseman, publicó su obra en una edición reciente de la revista Nature Cell
Biology .
El proceso de división mitótica de las células se ha estudiado
intensamente durante más de 50 años. Usando microscopía de fluorescencia, los
científicos de hoy en día pueden ver como las células son sometidos a proceso
de tira y afloja (tug-of-war) a medida que se mueven a través de la mitosis. Las proteínas
filiformes, llamadas microtúbulos, se extienden desde uno de los dos polos del
huso en cada lado de la celda y su intento para adherirse a los cromosomas duplicados.
Toda esta estructura "cabezal" actúa para distribuir
físicamente los cromosomas, pero no esta libre flotando en la célula. Además de
los microtúbulos de ambos polos del huso que se adhieren a todos los cromosomas,
están los microtúbulos astrales que se conectan a la corteza de las células:
una capa de proteína que recubre la membrana celular-actúan para jalar de los
polos del huso hacia atrás y hacia adelante dentro de la célula hasta que el
husillo y cromosomas se alinean hacia abajo del eje central de la célula. A
continuación, los microtúbulos rompen los cromosomas duplicados en el medio,
por lo que en última instancia una copia de cada cromosoma termina en cada una
de las nuevas células hijas.
El proceso de la mitosis es muy preciso, cuando se trata de la
manipulación de ADN, poner las células a punto es un proceso complejo y de
mucho cuidado y con buena razón. Ganar o perder un cromosoma durante la
división celular puede llevar a la muerte celular, trastornos del desarrollo, o
el cáncer.
Cuando Kiyomitsu observaba que la mitosis se despliega en forma
simétrica dividiendo las células humanas, se dio cuenta de que cuando el
cabezal oscila hacia el centro de la célula, un halo parcial de las líneas de la
proteína dineína de la corteza de células aparecía en el lado más alejado del
eje. Con los cambios de eje hacia la izquierda, la dineína aparece a la
derecha, pero cuando la oscilación del eje es a la derecha, dineína desaparece
y reaparece en el lado izquierdo.
Para Kiyomitsu, la clave del misterio de la alineación fue la dineína,
que se conoce como una proteína motora que "camina" a lo largo de los
microtúbulos cargas moleculares. Kiyomitsu ha determinado que en este caso, la dineína
está anclada a la corteza celular por un complejo que incluye la proteína LGN,
abreviatura de leucina-glicina-asparagina enriquecido con proteína. En lugar de
moverse a lo largo de un microtúbulos astrales, la dineína fijo actúa como un
cabrestante para tirar en el polo del huso, y los microtúbulos y los cromosomas
unidos a él, hacia la corteza celular.
Kiyomitsu encontrado que cuando un polo del huso viene muy cerca de la
corteza de células, una señal de una proteína llamada Polo-quinasa como 1
(Plk1) emana del polo del huso, golpeando la dineína fuera de LGN y la corteza
celular, detener el husillo del polo del movimiento hacia adelante, y dineína
liberando a moverse hacia el lado opuesto de la célula. Estas oscilaciones
continuar con amplitud decreciente hasta que el cabezal se asienta a lo largo
del eje central de la célula.
A medida que se descifraba el papel de la dineína en la alineación de
husillos, Kiyomitsu se dio cuenta de que una capa de LGN se extiende por todo
el córtex celular, excepto en las áreas que están más cerca de los cromosomas.
Como los cromosomas van y vienen, dejando el área despejada de los cambios de
LGN en respuesta. Debido a que la dineína tiene que anclarse a LGN, esta área
despejada asegura que la dineína sólo se puede conectar y sacar a la derecha ya
la izquierda de la alineación de los cromosomas, en vez de desde arriba y
abajo.
Después de probar un par de moléculas de señalización relacionados con
los cromosomas, Kiyomitsu determinó que una señal de los cromosomas, con la
participación de la proteína nuclear relacionada con el RAS (RAN), bloques de LGN,
y por lo tanto, la dineína se adhería a las células de la corteza más cercana a
los cromosomas. RAN fuerza a la guanosina-5'-trifosfato (RAN-GTP), que controla
la importación nuclear en la etapa de la interface de la mitosis, que se había
sugerido previamente que controla el conjunto del eje durante la mitosis en las
células germinales, pero los roles para el gradiente de RAN mitótico en las células
no germinales no estaban claros. El trabajo del prof. Kiyomitsu sugiere un
papel clave para RAN en la dirección de la orientación del husillo.
Kiyomitsu dice que el eje que los polos del huso recorrer es crucial
para las células. La orientación del eje es fundamental para mantener el
equilibrio entre las células madre y células maduras durante el desarrollo. Y
si esta orientación se convierte en mal regulada o mal regulados, se informa de
que esto puede contribuir a causar cáncer, incluso si los cromosomas están bien
separados.
Este trabajo fue apoyado por el Centro de Ciencias de la Vida de
Massachusetts, el Programa de Becarios de Searle, y la Fundación Fronteras
Humanas Ciencias, los Institutos Nacionales de Salud (NIH) / Instituto Nacional
de Ciencias Médicas Generales, y la Sociedad Americana del Cáncer.
No hay comentarios:
Publicar un comentario