Investigadores de la UM identifican una proteína esencial para la división celular en las células madre que forman la sangre
Los investigadores de la Universidad de Michigan han descubierto que una proteína que regula el metabolismo celular también es necesaria para la división celular normal en las células madre que forman la sangre. La pérdida de esa proteína resulta en un número anormal de cromosomas y una tasa más alta de muerte de células.
Las conclusiones del estudio demuestran que las células madre son metabólicamente diferentes de otras células que forman la sangre y las cuales pueden dividirse sin la proteína conocida como Lkb1. La diferencia metabólica podría usarse, en el futuro, para controlar mejor el comportamiento de las células madre que forman la sangre y se usan en tratamientos de enfermedades, dijo Sean Morrison, director del Centro para Biología de Células Madre de la UM, que funciona en el Instituto de Ciencias de la Vida.
“Esto abre la posibilidad de que en el futuro seamos capaces de modular la función de la célula madre - en el tratamiento de enfermedades degenerativas o en la aplicación de terapias celulares - alterando el metabolismo de las células”, dijo Morrison, un investigador en el Instituto Médico Howard Huges. “Esto abre toda un área nueva de investigación que, hasta ahora, no se había reconocido”.
La Lkb1 es una proteína quinasa que actúa como supresora de tumores y coordina el metabolismo celular con el crecimiento celular. Específicamente, la Lkb1 (y otra quinasa denominada AMPK) ayuda a mantener un equilibrio entre la producción interna de energía de la célula y el proceso de división celular, enviando señales que detienen la división cuando una célula carece de la energía necesaria para la ejecución del proceso.
Son pocos los estudios que han examinado el metabolismo de las células madre. Entre los biólogos se ha aceptado en general la presunción de que los procesos metabólicos básicos son ampliamente similares en la mayoría de los tipos de células.
En muchos tipos de células la eliminación de los genes que hacen la Lkb1 y la AMPK conduce a un crecimiento excesivo del tejido y la formación de tumores, presumiblemente porque las células ya no reciben señales que les indiquen que dejen de dividirse.
El equipo de Morrison eliminó los dos genes de las células madre que forman la sangre de ratones —ésta fue la primera vez que estos dos genes fueron “noqueados” en células madre— y luego observaron y midieron los efectos. Los resultados de su investigación se publican en la edición del 2 de diciembre de la revista Nature.
“Una predicción obvia que podría hacerse, sobre la base del resultado de los estudios anteriores, es que las células empezarían a proliferar de manera acelerada”, dijo Daisuke Nakada, investigador en el Instituto de Ciencias de la Vida de la UM y autor primero del artículo en Nature.
“Pero eso no fue lo que vimos, de ningún modo”, dijo Morrison. “La eliminación del gene de la Lkb1 indujo la muerte celular en las células madre que forman la sangre, y las células desaparecieron más rápido que observado antes”.
La muerte celular observada probablemente se debe a los defectos en la producción de energía dentro de las células madre, como asimismo debido a otro efecto observado por el equipo de Morrison. Los investigadores encontraron que la supresión del gene de la Lkb1 descarrila el proceso de división celular lo cual lleva a células “hijas” defectuosas con un número equivocado de cromosomas.
La división normal de las células, conocida como mitosis, resulta en la separación de los cromosomas replicados y la formación de dos núcleos “hijos” cada uno de ellos con conjuntos idénticos de cromosomas y de genes. Dentro del núcleo de la célula en división una estructura llamada el huso mitótico acomoda los cromosomas en las células hijas de manera ordenada.
El equipo de Morrison encontró que la eliminación de la Lkb1 resultaba en un caos mitótico. Se formaron múltiples husos mitóticos que arrastraron los cromosomas a un entrevero.
“Las células que sobreviven a este caos tienen un número anormal de cromosomas lo cual, creemos, lleva a la muerte de muchas células”, dijo Morrison. “Esto señala que la Lkb1 se requiere, absolutamente, para que las células madre que forman la sangre se dividan apropiadamente”.
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