Científicos desvelan cómo las células de levadura detectan infecciones genéticas

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Publicado 15/10/2018 7:23:32CET

MADRID, 15 Oct. (EUROPA PRESS) -

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Zúrich (ETH, por sus siglas en inglés), en Suiza, que estudian las células de la levadura han descubierto un nuevo mecanismo sorprendentemente ubicado para detectar material genético extraño, ya sea por patógenos o contaminación ambiental, y lo hacen inofensivo.

A lo largo de su larga historia, las bacterias han desarrollado un sistema inmunológico eficaz para detectar y evitar el material genético intruso, ya sea de virus o de otras bacterias. Un elemento de esta defensa inmune "innata" en organismos unicelulares es bastante conocido en estos días: el sistema CRISPR-Cas, que almacena material genético de intrusos para reconocer patógenos y combatirlos en caso de una infección posterior.

En contraste, no se sabía si los eucariotas (formas de vida "superiores") tienen mecanismos comparables que actúan como un sistema de defensa inmune autónomo efectivo a nivel celular. Los investigadores asumieron que las células eucariotas simples podrían presentar estos mecanismos, pero no sabían cuáles. Hasta ahora, no ha sido objeto de un estudio más detenido.

Ahora, un equipo de investigadores liderado por Yves Barral, profesor de Bioquímica en ETH Zúrich, ha echado un vistazo más de cerca, y encontraron lo que buscaban en las células de levadura. Estos hongos unicelulares, descubrieron, presentan un mecanismo de defensa hasta ahora desconocido que se encuentra en un lugar sorprendente dentro de la célula: el centrómero de los cromosomas.

El centrómero es donde se conectan las dos mitades de un cromosoma, llamadas cromátidas, y donde se ensambla un complejo de proteínas llamado cinetocoro. Durante la división celular, lo que se conoce como fibras en huso se adhiere al cinetocoro para separar las cromátidas hermanas, dejar una cromátida en la célula madre y propulsar la otra a la célula hija. Esto asegura que el material genético se distribuya uniformemente entre las células madre e hijas.

EL ADN EXTRAÑO NO SE CONDENSA

Barral y sus colegas, que publican sus hallazgos en el último número de la revista 'Cell',
demuestran que el centrómero desempeña un papel clave en la condensación cromosómica al determinar cuándo y cómo se condensa un cromosoma, especialmente en su vecindad inmediata. El centrómero también envía señales moleculares para optimizar la compactación del cromosoma en sus extremos.

En contraste, el material genético extraño, como el ADN o los círculos de ADN que entran en una célula de vez en cuando, o los cromosomas sin un centrómero, no se pueden condensar. Como resultado, ningún cinetocoro puede ensamblarse y, por lo tanto, no hay un sitio de unión para las fibras del huso.

Durante la división celular, el material genético no condensado se reconoce y retiene activamente en una de las dos futuras células hijas, que los investigadores llaman la célula madre. De esta manera, el ADN extraño se confina dentro de la célula madre, mientras que la célula hija solo contiene el ADN característico, es decir, la mitad de todas las cromátidas, como es de esperar.

DESHACERSE DEL ADN EN Y CON LA CÉLULA MADRE

Esta división asimétrica ve a la célula madre recolectar ADN que no vale nada para el organismo, lo que hace que envejezca y muera más rápidamente. Así es como las células de levadura aseguran que el material genético potencialmente dañino no perdure en la población. Las células hijas pueden dividirse una y otra vez para construir una población que solo contiene ADN fiable.

En los últimos años, la investigación ha hecho el sorprendente descubrimiento de que los centrómeros varían mucho de una especie a otra. "Uno esperaría que una estructura tan central e importante apenas haya cambiado en el curso de la evolución y, por lo tanto, sea bastante similar en todas las especies", dice Barral.

El equipo de investigación de ETH ahora ha ofrecido una posible explicación para esto: "Esta rápida tasa de evolución en los centrómeros podría ser impulsada por la carrera de armamentos entre el huésped y el patógeno", explica. Los patógenos aprenderían muy rápidamente cómo sortear el control que el centrómero ejerce sobre la condensación del cromosoma. Esto podría aumentar la presión sobre el organismo huésped para cambiar constantemente el centrómero con el fin de evitar la transmisión de material genético extraño.

"Nuestro descubrimiento de que el centrómero es una parte de la defensa autónoma de la célula contra el ADN extraño podría explicar por qué esta parte del cromosoma difiere tanto entre las especies", dice Barral.

Estos hallazgos también podrían influir en cómo surgen nuevas especies. Si, por ejemplo, una población está dividida por una barrera geográfica, cada una de las dos mitades de la población podría estar expuesta a diferentes patógenos. Como resultado, el centrómero evolucionaría de manera diferente en los dos grupos.

Si los individuos de estos dos grupos se reúnen en un momento posterior, podría ser que se impida la procreación por el hecho de que los centrómeros ya no son compatibles. "Esto es solo una especulación, pero podemos imaginar que los dos grupos de población ya no reconocen unos a otros como una especie idéntica. Así que este mecanismo podría desempeñar un papel importante en la especiación", sospecha de Barral.

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