Adquirir un cromosoma y adaptarse
Saccharomyces cerevisiae.WIKIMEDIA COMMONS, MASUR
Ganar o perder un cromosoma, una condición conocida como aneuploidía, a menudo es causada por el estrés y se sabe que tiene consecuencias perjudiciales , incluyendo una variedad de enfermedades humanas. Pero según una nueva investigación en levadura publicada en línea hoy (30 de enero) en Nature, la aneuploidía inducida por estrés también puede ayudar a los organismos a adaptarse, confiriendo una ventaja adaptativa a las células de levadura frente al estrés continuo.
“Es un estudio interesante” dijo Judith Berman, genetista molecular de la Universidad de Minnesota que no participó en la investigación. El propio trabajo de Berman en la levadura Candida albicans apoya la idea de que la aneuploidía tiene funciones adaptativas, dijo, y el nuevo estudio destaca el papel subestimado de la aneuploidía en la generación de diversidad genética y fenotípica.
La aneuploidía y la cuestión de la causa o el efecto atormentan a los biólogos del cáncer, dijo Elton T. Young, un bioquímico de la Universidad de Washington que tampoco participó…
Trabajos anteriores de Rong Li, del Instituto Stowers para la Investigación Médica en Missouri, y sus colegas demostraron que las células cuya capacidad para dividirse se vio afectada por la pérdida de una proteína motora encontraron formas rápidas y creativas de seguir creciendo, explicó Li. Estas células habían hecho cambios genéticos hereditarios estables que no eran pequeñas mutaciones puntuales, sino que habían adquirido cromosomas adicionales.
Llamamos a esta adaptación el big bang porque fue muy abrupto, dijo Li. Surgió una nueva pregunta: ¿y si no fuera la pérdida de una proteína específica lo que estaba causando la aneuploidía, sino simplemente el estrés al que estaban sometidas las células?
En el estudio actual, el grupo de Lis analizó los efectos de una variedad de factores estresantes. , incluido el exceso de oxígeno y fármacos que bloquean los procesos celulares clave, en la levadura Saccharomyces cerevisiae. Estábamos buscando un gran factor estresante general, explicó. No queríamos centrarnos en una vía específica.
De hecho, la mayoría de los factores estresantes estudiados aumentaron la tasa de aneuploidía unas 10 veces. Pero uno de estos factores estresantes, un fármaco llamado radicicol, que se dirige a la proteína de choque térmico Hsp90, causó niveles de aneuploidía 100 veces más altos. Y, efectivamente, todas las colonias que lograron sobrevivir al fármaco portaban una copia extra del cromosoma XV, lo que sugiere que la aneuploidía confería una ventaja de crecimiento en presencia de radicicol.
Los investigadores rastrearon esta ventaja hasta un punto pocos genes candidatos en el cromosoma XV que probablemente confirieron resistencia a radicicol. Cuando se eliminaron esos genes, la levadura se tambaleó y perdió su capacidad de crecer con fuerza en presencia de las drogas. En conjunto, los resultados sugirieron que la aneuploidía confiere resistencia al aumentar el número de copias de varios genes relevantes.
La aneuploidia inducida por radicicol también pareció ayudar a la levadura a adaptarse a nuevos factores estresantes. En comparación con S. cerevisae, la levadura tratada con radicicol creció mejor cuando se expuso a fármacos como el fluconazol, un antifúngico, o la tunicamicina, un inhibidor de la glicosilación, y la mayoría de las colonias resistentes a los fármacos eran aneuploides.
La aneuploidía tuvo un impacto dramático, dijo Li, lo que podría explicar por qué la levadura a menudo prospera cuando se enfrenta a condiciones tóxicas repentinas. Las mutaciones puntuales pueden conferir poco o ningún cambio, pero agregar o eliminar un cromosoma completo y todos los genes que porta siempre cambia el fenotipo, señaló Li.
Siempre es emocionante ver investigaciones sobre mutagénesis inducida por estrés, dijo Susan. Rosenberg, quien investiga la base molecular de la inestabilidad y evolución del genoma en el Baylor College of Medicine. Y si se identifica un fenómeno similar en otras células eucariotas, como las células de mamíferos, podría tener implicaciones para el cáncer, añadió Li. Dado que la aneuploidía es un sello distintivo de las células tumorales, puede estar confiriéndoles ventajas selectivas que les permitan escapar rápidamente del mazo tóxico de los medicamentos de quimioterapia, dijo.
G. Chen et al., Hsp90 potencia la adaptación celular rápida a través de la inducción de aneuploidía, Nature, doi:10.1038/nature10795, 2012.
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