Antes de la división celular, los cromosomas son aparentemente un revoltijo. Durante la división celular, los cromosomas de las células progenitoras y sus duplicados se separan por condensación, volviéndose miles de veces más compactos que en cualquier otro momento. Los investigadores han asumido durante mucho tiempo que los genes se vuelven «silenciosos» durante la división celular, y no se transcriben en proteínas o moléculas reguladoras. Esto ha dejado abierta la cuestión de cómo los genes se reactivan adecuadamente después de la división celular. Ahora, los investigadores de la Escuela de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania han descubierto que la expresión génica en realidad continúa durante la replicación celular. Sus hallazgos se publican esta semana en Ciencia.
«Analizamos esta pregunta desde el punto de vista de responder qué controla la identidad celular y cómo podemos aprovechar eso para la reprogramación celular, por ejemplo, para detener la replicación cancerosa o diseñar una célula para dirigir la dirección de su ‘personalidad’, por así decirlo». hablar», dijo el autor principal Kenneth S. Zaret, PhD, director del Instituto Penn de Medicina Regenerativa y profesor Joseph Leidy de Biología Celular y del Desarrollo. «El conjunto de genes que expresa una célula determina si es una célula de la piel, una célula nerviosa o una célula del músculo cardíaco, entre los 200 o más tipos de células diferentes que se encuentran en el cuerpo humano».
Estudios anteriores en esta área también buscaron identificar el mejor momento para intervenir para cambiar el destino de una célula. La corriente Ciencia El artículo pasa a explorar cómo una célula pasa de un estado genético tranquilo a un grupo completamente activo de genes y moléculas reguladoras que controlan el resultado de la identidad de toda la célula.
La primera autora Katherine C. Palozola, candidata a doctorado en el laboratorio de Zaret, es la primera en encontrar una manera de observar la actividad genética en una célula viva durante la división. Usando una línea de células de hígado humano, marcó el ácido nucleico uridina (uno de los cuatro bloques de construcción de mensajeros genéticos) y lo siguió para ver qué genes aún estaban activos durante la replicación.
«Nos sorprendió que la expresión génica aún estuviera activa, aunque a un nivel bajo, durante la replicación», dijo Palozola.
Aunque los cromosomas son extremadamente compactos durante la división celular, con secuencias de moléculas reguladoras enterradas y que antes se suponía que no estaban disponibles para ser transcritas, Palozola descubrió que la mayoría de los genes y sus regiones cercanas que promueven la función de los genes todavía se expresan activamente. Descubrió cómo las células se despiertan después de la división celular y recuerdan «quiénes son». Lo que finalmente impulsa la diferenciación celular son secuencias de moléculas potenciadoras ubicadas lejos del gen sobre el que actúan.
El laboratorio de Gerd Blobel en el Children’s Hospital of Philadelphia había demostrado previamente que estos modificadores lejanos «descansan» durante la división, ya que solo dura unos 30 minutos (relativamente rápido en términos biológicos) y vuelven a estar en línea después de que finaliza un ciclo de división celular. completo.
«Lo más sorprendente de este estudio es que, al final, tuvimos que tirar por la borda lo que creíamos saber sobre este aspecto básico de la regulación genética», dijo Zaret. «Los hallazgos indican que debemos pensar en cómo se regulan los promotores, en lugar de los potenciadores, durante la división celular. Este nuevo enfoque nos dirá cómo se retiene la identidad de una célula, definida por los genes que expresa, a través de la división celular. Esperamos que mejorará nuestra capacidad de cambiar deliberadamente la identidad de una célula para crear nuevas células y tejidos para la terapia y la investigación».
