Estudio anula el modelo ‘instantánea’ del ciclo celular en uso desde 1974

Sabrina Spencer, Ph.D., y sus colegas muestran que en lugar de basar las decisiones de replicación de pasar/no pasar en una instantánea de los factores de crecimiento en su entorno (como anteriormente se creía), las células integran continuamente la influencia de los factores de crecimiento a lo largo del ciclo celular. Crédito: Centro Oncológico de la Universidad de Colorado

Las células tienen una gran decisión: ¿Deben replicarse o dormir? Las células sanas pueden ir en cualquier dirección. Los interruptores de replicación de las células cancerosas están atascados en la posición de «encendido». Ahora, un estudio realizado por investigadores del Centro de Cáncer de la Universidad de Colorado que trabajan en el Instituto BioFrontiers de CU Boulder y publicado hoy en la revista Science anula la sabiduría convencional de cómo funcionan estos interruptores, un modelo aceptado desde 1974 e incluido en los libros de texto actuales.

Muchos sistemas biológicos han desarrollado formas de adaptar su comportamiento reproductivo a su entorno. Tome las grajillas silvestres cuando los recursos del ecosistema son limitados, las grajillas incuban menos huevos. Por supuesto, las grajillas tienen que sentir sus ecosistemas para hacer este ajuste. Las células hacen lo mismo, con los receptores de la superficie celular que actúan como diminutas manos que se extienden hacia el ecosistema que rodea a la célula para ver qué pueden agarrar. Cuando un receptor/mano especializado agarra una molécula de factor de crecimiento, transmite la señal dentro de la célula, diciéndole a la célula que inicie otro paso a través del ciclo de replicación celular. Cuando estos factores de crecimiento están ausentes, las células entran en un estado similar al sueño llamado quiescencia.

Desde 1974, los científicos han pensado que las células toman la decisión de replicarse o inactivarse solo en un período corto durante la fase de la célula. ciclo llamado G1, como si las células tomaran su decisión de seguir o no basándose en una instantánea de su entorno. El estudio actual, realizado por el laboratorio de Sabrina Spencer, Ph.D., investigadora del Centro de Cáncer de CU y profesora asistente en el Departamento de Bioquímica de CU Boulder, junto con el autor principal Mingwei Min, Ph.D., becario postdoctoral en el laboratorio del Dr. Spencer, muestra que las células, de hecho, no dependen de una instantánea para decidir si se replican, es más como una película.

«Las células están integrando continuamente la disponibilidad de factores de crecimiento», dice Spencer. «Dado que el entorno fluctúa continuamente, tiene sentido que las células detecten continuamente su entorno a lo largo del ciclo celular para permitirles adaptarse adecuadamente».

Pero no culpe a los científicos de los años 70. El malentendido entre instantánea y película es una función entre tecnología antigua y nueva. En la década de 1970, los científicos no podían ver células vivas individuales y, en cambio, tenían que estudiar poblaciones de células. Para observar cómo los factores de crecimiento afectan la proliferación celular, los científicos tuvieron que sincronizar las células quitándoles los factores de crecimiento para forzarlas a permanecer inactivas y luego agregarles de nuevo los factores de crecimiento para ver si podían iniciar la replicación. Lo que encontraron es un «punto de restricción» en el que la eliminación de los factores de crecimiento ya no detendría la replicación, lo que hace que parezca que la detección del factor de crecimiento ocurre justo antes del punto de restricción en G1.

Spencer es un pionero en el uso de una nueva tecnología llamada microscopía unicelular. Básicamente, ella puede ver una sola célula en vivo mientras realiza su trabajo. Esto significa que ya no tiene que sincronizar una población de células y, en cambio, puede observar cómo las células individuales dentro de una población desordenada de células que abarcan el ciclo de replicación reaccionan a estos factores de crecimiento.

«La bioquímica de lo que la gente antes descubierto es correcto, pero el momento no lo es», dice ella. La sincronización realizada en experimentos anteriores elimina la experiencia previa de las células con los factores de crecimiento, como presionar un botón de reinicio y luego proporcionar factores de crecimiento a estas células reiniciadas, lo que hizo que pareciera que solo detectan los factores de crecimiento antes del punto de restricción en la fase G1 del ciclo celular actual. Pero Spencer no necesitaba sincronizar las células y, por lo tanto, no necesitaba presionar el reinicio restringiendo los factores de crecimiento.

Lo que vio es que las células recuerdan.

Spencer descubrió que las células detectan el crecimiento factores a lo largo de su ciclo celular anterior, de modo que quitar los factores de crecimiento durante una hora antes del ciclo celular anterior da como resultado un porcentaje más bajo de células que eligen volver a iniciar la replicación 15 horas más tarde.

«Las células están continuamente haciendo un balance no solo de la señalización actual del factor de crecimiento, sino también de la señalización del factor de crecimiento pasado», dice Spencer. «Normalmente, el 80 % de las células se comprometen con la replicación, pero con un lapso de una hora en los factores de crecimiento, se reduce al 65 %, con un lapso de tres horas, se reduce al 40 %, y con un lapso de seis horas, se reducen a solo un 10-20 por ciento que toman la decisión de volver a entrar en el ciclo celular. Desde el punto de vista de la ciencia básica, esto significa que tienen memoria».

Esta memoria parece estar relacionada con la velocidad de una célula de producción de proteínas Cuando Spencer eliminó los factores de crecimiento, la producción de proteínas se redujo drásticamente y, junto con ella, la producción de una proteína importante llamada ciclina D, que en gran parte controla la entrada en el ciclo celular. Con una ciclina D más baja (también un objetivo importante para los medicamentos contra el cáncer), menos células eligieron replicarse.

«Creemos que la ciencia básica es bastante emocionante. Y además, las buenas noticias en el contexto de cáncer es que las células son continuamente sensibles a la señalización del factor de crecimiento; por ejemplo, en una enfermedad como el melanoma, no tendrías que atacar solo las células en G1 para bloquear ese ciclo», dice Spencer. «Comprender cuándo las células se preocupan por recibir esas señales, y cuándo las células son sensibles a los medicamentos que bloquean estas señales, puede ajustar cómo las personas utilizan esos medicamentos».

Explore más

Algunas células madre eliminan el daño del ADN ‘en el futuro’ hasta la descendencia Más información: «La integración temporal de la historia de mitógenos en las células madre controla la proliferación de las células hijas» Science (2020) ). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aay8241 Información de la revista: Science

Proporcionado por CU Anschutz Medical Campus Cita: El estudio anula el modelo ‘instantánea’ del ciclo celular en uso desde 1974 (2020 , 2 de abril) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-04-overturns-snapshot-cell.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.