Los mecanismos de control pueden explicar los procesos de división celular

El nuevo estudio sugiere que la célula podría convertirse en una fanática del control durante el proceso de división, regulando cada una de sus partes, sin importar lo ocultas que estén. Los científicos afirman que estas células pueden llegar a tomar medidas extremas para asegurarse de que cada "hija" recibe un conjunto completo de material celular.

Los nuevos datos, publicados hoy online en la revista estadounidense Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), abren fronteras aún no exploradas a los biólogos del desarrollo, a los investigadores en oncología y a otros investigadores que estudian el crecimiento y la proliferación celular.

"Existe una ola masiva de fosforilación en las células en división, mucho mayor que lo que nadie podía esperar", señala el profesor adjunto de biología celular de la Escuela Médica de Harvard (HMS, por sus siglas en inglés), Steven Gygi, y uno de los autores del estudio.

Para Gygi, este descubrimiento implica que se ha sobreestimado "profundamente" y durante décadas el alcance de la regulación en la división celular, y la cual tiene implicaciones para entender un amplia variedad de enfermedades y de defectos del desarrollo asociados al ciclo celular, desde el cáncer hasta los soplos cardíacos".

Tradicionalmente, los científicos han investigado la división celular haciendo un zoom sobre un gen o una proteína particular, para trazar sus interacciones. Pero Gygi ha empleado otro enfoque. Líder en el emergente campo de la proteómica, que implica buscar en miles de proteínas a la vez, su equipo ha utilizado un instrumento llamado 'espectrómetro de masas' que capta una instantánea de gran angular de células en división, y captura información que otros estudios más limitados no habían hecho nunca. La vista panorámica ha revelado un nivel sorprendente de actividad de señalización en toda la célula.

"Un gran número de proteínas, más de 1.000, habían sido exhaustivamente fosforiladas durante la división celular, algunas más de 10 veces", señala el investigador postdoctoral Noah Dephoure, que ha sido el responsable de llevar a cabo el experimento.

En colaboración con Chunshui Zhou, un investigador de la HMS y profesor de genética del laboratorio de Stephen Elledge, Dephoure trabajó con células humanas dividiéndolas en dos placas. Las células utilizadas son células HeLa, las cuales aunque derivan de un tumor, se utilizan para muchos experimentos porque se multiplican activamente en cultivo. Es posible que algunos de los acontecimientos de señalización descritos aquí sean exclusivos de estas células.

La primera placa recibió nutrientes con átomos de carbono “pesados”, más masivos que sus contrapartidas “ligeras”, las cuales abundan en la naturaleza. La segunda placa recibió nutrientes normales además de una sustancia química tóxica para congelar a las células en la mitad de la fase de división.

Dephoure y Zhou mezclaron todas las células, se destruyeron y se separaron sus proteínas constituyentes que se habían conservado en pequeños fragmentos denominados péptidos y se introdujeron en un espectrómetro de masas. El instrumento podía distinguir entre péptidos, por otra parte idénticos, basándose en la presencia de átomos “pesados” o “ligeros”, generando una relación para cada péptido. Dephoure se fijó especialmente en las relaciones de aquellos péptidos que contienen fosfato, descubriendo diferencias importantes entre las dos poblaciones de células.

Las células en división albergaban un número asombroso de grupos fosfato regulados en lugares inesperados. Por ello, Gygi postula que la célula utiliza la fosforilación para romper el último complejo proteico antes de la división. “Quizás la célula haga algo similar al recomponerlo otra vez al final”, señala el investigador.

“El número masivo de cambios por fosforilación en la división celular sugiere firmemente que se ha realizado una reorganización masiva de la célula”, añade el responsable del Departamento de Biología de sistemas de la HMS, Marc Kirschner, que no había participado en el estudio.

“O bien la célula podría fosforilar todo para asegurarse de que acierta en unas pocas dianas críticas para que se produzca la división correcta”, señala Dephoure. En este escenario, la fosforilación extraña podría enturbiar la imagen.

Armados con la lista de proteínas y sitios de fosforilación del equipo, los laboratorios pueden llevar a cabo experimentos adicionales para resolver este debate. Pueden investigar acontecimientos de fosforilación particulares y determinar cuáles contribuyen al éxito de la regulación de la división celular. Algunos podrían representar dianas terapéuticas para pacientes con enfermedades en las que está afectado el ciclo celular, como es el caso del cáncer.

“Este estudio demuestra hasta qué punto un vasto enfoque sistemático de la modificación de las proteínas puede facilitar los experimentos en el campo del ciclo celular”, señala Kirschner. “Estaremos cosechando los beneficios de este estudio durante muchos años”, concluye el experto.