MADRID, 30 Ene. (EUROPA PRESS) -
Las células que tratan de seguir el ritmo de las nuevas condiciones del medio ambiente necesitan lograr un delicado equilibrio entre mantener su integridad genómica, y permitir la suficiente flexibilidad genética para adaptarse a las condiciones inhóspitas.
En su último estudio, los investigadores del Instituto de Investigación Médica Stowers, en Kandas City (EE.UU.), fueron capaces de demostrar que, bajo condiciones de estrés, el genoma de la levadura se vuelve inestable, permitiendo la fácil adquisición o pérdida de cromosomas completos, para permitir una rápida adaptación.
La investigación, publicada en 'Nature', demuestra que el estrés puede aumentar el ritmo de la evolución mediante el aumento de la tasa de inestabilidad cromosómica o aneuploidía. La observación de la inestabilidad cromosómica, inducida por el estrés, añade nuevas perspectivas a los mecanismos moleculares que impulsan la evolución celular, y puede ayudar a explicar cómo las células cancerosas eluden los mecanismos naturales de defensa del cuerpo o los efectos tóxicos de la quimioterapia.
"Las células emplean intrincados mecanismos de control para mantener la estabilidad genómica y evitar un número anormal de cromosomas", explica el director del estudio, el doctor Rong Li, quien agrega que "hemos observado que, ante el estrés, los mecanismos celulares que aseguran la correcta transmisión de cromosomas se relajan, con el fin de permitir la aparición de células de progenie con diferentes números de cromosomas aneuploides, produciendo una población de gran variación genética".
Conocido como cambio genético adaptativo, el concepto de variación genética inducida por estrés surgió, por primera vez, en bacterias, y proviene de un principio básico de la teoría evolucionista, que sostiene que la diversidad genética -el material evolutivo del que la selección natural escoge la mejor opción, en virtud de las circunstancias- surge de forma independiente a partir de condiciones ambientales hostiles.
"Desde el punto de vista evolutivo, es un hallazgo muy interesante", afirma el coautor Guangbo Chen, quien añade que "este descubrimiento muestra cómo el estrés, en sí mismo, puede ayudar a las células a adaptarse al estrés mediante la inducción de la inestabilidad cromosómica".
La aneuploidía es, a menudo, asociada al cáncer y a los defectos en el desarrollo y, recientemente, se ha demostrado que reduce la aptitud celular. Sin embargo, un número anormal de cromosomas no es necesariamente algo malo; muchas cepas de levaduras silvestres, y sus variantes comerciales utilizadas para hacer pan, o cerveza, se han adaptado al medio ambiente reorganizando el número de cromosomas que llevan.
Después de que Li, y su equipo, demostraran en un estudio anterior -publicado en 'Nature'- que la aneuploidía puede conferir una ventaja de crecimiento a las células cuando están expuestas a diferentes tipos de condiciones de estrés, los investigadores se preguntaron si este estrés podría aumentar la tasa de error en la segregación de cromosomas.
Para averiguarlo, Chen expuso células de levadura a diferentes productos químicos -que inducen diferentes tipos de estrés general- y evaluó la pérdida artificial de un cromosoma. Este análisis inicial reveló que muchas condiciones de estrés, como el estrés oxidativo, aumentan la tasa de pérdida de cromosomas de diez a veinte veces -una tasa típicamente observada cuando las células son tratadas con benomilo, un inhibidor de microtúbulos que afecta directamente a la segregación cromosómica.
La verdadera sorpresa fue el caso del radicicol, una droga que induce el estrés proteo-tóxico mediante la inhibición de una proteína chaperona. El continuo crecimiento de las células de levadura en presencia de radicicol produjo la aparición de colonias resistentes al fármaco que había adquirido una copia adicional del cromosoma XV.
PRETRATADAS PARA ADAPTARSE A OTRAS DROGAS
Por otro lado, las células de levadura pretratadas brevemente con radicicol para inducir inestabilidad genómica también se adaptaron más eficientemente a la presencia de otras drogas, incluyendo el fluconazol, el tunicamycin, o el benomil, en comparación con las células euploides.
Curiosamente, ciertas combinaciones de cromosomas eran dominantes en las colonias resistentes a un fármaco específico: las colonias existentes al fluconazol generalmente adquirían una copia extra del cromosoma VIII, las resistentes al tunicamycin tendían a perder el cromosoma XVI, y las resistentes al benomil se deshacían del cromosoma XII.
Indagando más a fondo, Chen cultivó células de levadura resistentes al tunicamycin -que se había adaptado a la presencia del antibiótico deshaciéndose de una copia del cromosoma XVI- bajo una condición libre de fármacos. En poco tiempo, surgieron dos colonias de diferentes tamaños y, rápidamente, el investigador observó que las colonias de más rápido crecimiento había recuperado el cromosoma que les faltaba.
Al regresar a un número normal de cromosomas, estas células habían adquirido una ventaja de crecimiento sobre sus vecinas aneuploides. Pero, lo más importante, fue que las células de levadura que crecían más rápido ya no eran resistentes al tunicamycin, lo que, por lo tanto, vincula claramente la resistencia al tunicamycin a la pérdida del cromosoma XVI.
