Publicado 09/07/2020 7:05:34 +02:00CET

Descubren una proteína vinculada al cáncer que actúa como un 'pegamento' viscoso en la división celular

Laboratorio, muestras de sangre.
Laboratorio, muestras de sangre. - PIXABAY/FERNANDOZHIMINAICELA

MADRID, 9 Jul. (EUROPA PRESS) -

Una abundancia excesiva de la proteína PRC1, que es esencial para la división celular, es un signo revelador en muchos tipos de cáncer, incluidos el cáncer de próstata, ovario y mama. Una nueva investigación, publicada en línea en la revista 'Developmental Cell', muestra que PRC1 actúa como un "pegamento viscoso" durante la división celular, controlando con precisión la velocidad a la que se separan dos conjuntos de ADN a medida que una sola célula se divide.

El hallazgo podría explicar por qué demasiado o muy poco PRC1 interrumpe ese proceso y causa errores genómicos relacionados con el cáncer. "La PRC1 produce una fuerza de fricción viscosa, una resistencia que aumenta con la velocidad --explica Scott Forth, profesor asistente de Ciencias Biológicas y miembro del Centro de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios del Instituto Politécnico Rensselaer--. La fricción que produce es similar a la del agua: si intentas mover la mano lentamente por el agua, te mueves con facilidad, pero si empujas la mano rápidamente, el agua empuja hacia atrás con fuerza".

En el nivel esencial de ADN, proteínas motoras y microtúbulos, la biología sigue el ejemplo de la física. Durante la etapa mitótica de la división celular, una sola célula debe copiar su ADN en dos conjuntos idénticos, y luego separar rápida y eficientemente ese ADN en dos nuevas células hijas. Es un acto físico, y la estructura celular que lo hace, el huso mitótico, es una máquina que utiliza fuerzas mecánicas (empujar, tirar y resistencia) para completar la tarea.

"Creemos que la fuerza que produce PRC1 se está integrando y amortiguando los movimientos celulares a medida que el ADN se separa para que, en última instancia, se obtenga la tasa correcta de segregación cromosómica", señala Forth. Pero si el proceso sale mal, las células terminan trabajando con el manual de instrucciones incorrecto, lo que puede conducir al crecimiento incontrolable de cáncer.

El laboratorio Forth examina las fuerzas físicas ejercidas por componentes de estructuras celulares como el huso mitótico. El huso se forma cuando dos centrosomas, se colocan en lados opuestos de los dos conjuntos de cromosomas recién creados, y con suerte idénticos, agrupados cerca del centro de la célula.

Una red densa de microtúbulos se extiende desde los centrosomas, formando una jaula que rodea y conecta los cromosomas. Luego, los microtúbulos, ayudados por millones de proteínas y proteínas motoras, comienzan a acortarse y deslizarse, tirando de los cromosomas hacia los centrosomas, hasta que los dos conjuntos se hayan separado.

LA PRC1 es un "reticulador", una molécula larga y elástica con una cabeza en cada extremo que une dos microtúbulos a lo largo de su longitud. Cerca del centro del huso mitótico, grandes cantidades de PRC1 unen grupos de microtúbulos en haces.

El equipo de Forth creó una versión controlada del mecanismo deslizante de microtúbulos en el laboratorio y utilizó una técnica de atrapamiento óptico para medir la fuerza de fricción que PRC1 ejerce entre los microtúbulos deslizantes.

El atrapamiento óptico se basa en un rayo láser bien enfocado que atrae un objeto, en este caso, un cordón de poliestireno minúsculo, unido al microtúbulo. Los investigadores usan el rayo láser para tirar del cordón, similar al "rayo tractor" de la ciencia ficción, y convierten el cambio en luz refractada a medida que el cordón resiste el tirón de la trampa en una medida directa de fuerza.

El equipo también etiquetó al PRC1 con una molécula fluorescente, lo que les permitió observar su movimiento y distribución cambiantes a medida que los microtúbulos se separaron. Utilizaron microscopía de fluorescencia de reflexión interna total para recopilar imágenes del experimento mientras registraban simultáneamente las fuerzas.

Forth y sus colegas descubrieron que, a medida que se agrega más proteína al sistema, los microtúbulos encuentran más resistencia a medida que se mueven más rápido. Esencialmente, PRC1 se comporta como un pegamento que mantiene la celda unida.

"Al igual que muchos procesos biológicos, es un problema un poco Ricitos de oro --señala Forth--. Si no tienes esta proteína, estás en problemas, porque la célula falla en la división. Si tienes demasiada, creemos que aglutina el trabajo y mantiene todo unido demasiado, que puede ser la forma en que esta proteína está relacionado con el cáncer. Hay una especie de punto de equilibrio en la división celular saludable, donde hay la cantidad correcta que controla las tasas con cuidado y precisión".

"Esta investigación revela el funcionamiento interno de un mecanismo fundamental de biología, proporcionando conocimiento que nos posiciona mejor para vencer el cáncer --añade Curt Breneman, decano de la Facultad de Ciencias--. Es un estudio cuidadoso y bellamente diseñado, cuyos resultados han creado una base sobre la cual se pueden construir futuras estrategias contra el cáncer".

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