Posible clave para el envejecimiento humano

Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago College of Medicine describe por primera vez que un objetivo clave de las enzimas de control que evitan se dañe el ADN deben ser modificados químicamente para permitir el mantenimiento estable de los extremos de los cromosomas por la telomerasa, una enzima se cree que desempeñan un papel clave en el cáncer y el envejecimiento.

Los telómeros (1) son los extremos naturales de los cromosomas, que consta de ADN especializados y de proteínas que protegen las estructuras extremos de los cromosomas y asegurar la duplicación fiel de los cromosomas en las células en división activa. Un actor fundamental en el mantenimiento de los telómeros es un complejo llamado enzima telomerasa (2). Sin telomerasa, los telómeros se vuelven progresivamente más pequeños cada vez que la célula se divide.

Si los telómeros se vuelven demasiado cortos, los extremos de los cromosomas se reconocerá como roto, lo que provoca que el ADN se dañe - proteínas de seguridad para detener la división celular y las proteínas de reparación del ADN para fusionar o reorganizar los extremos de los cromosomas. La disfunsión del Telómero esta  relacionado con la formación de tumores y el envejecimiento prematuro en humanos.

El estudio de la UIC, dirigido por el Dr. Toru Nakamura, profesor asociado de genética  molecular y bioquímica, esta centrado en comprender como se generan daños en el ADN a pesar de que dos enzimas llamadas ATM y ATR contribuyen a la regulación de la telomerasa.

En la investigación se halló que tanto  ATM y ATR ayudan a cambiar el complejo de los telómeros debido a una modificación química de una proteína específica ligada al ADN telomérico, que a su vez atrae a la telomerasa, al igual que las abejas son atraídos por si las flores están abiertas y mostrar colores brillantes", señalo el prof. Nakamura .

El estudio se realizó en las células de la levadura de fisión, un organismo modelo que utiliza complejos de proteínas muy similares a las células humanas para mantener los telómeros. Anteriores descubrimientos en la levadura de fisión han proporcionado información clave que ayudó a identificar varios factores importantes necesarios para el mantenimiento de los telómeros humanos.

Nakamura cree que un switch molecular similar ATM/ATR pueden existir en las células humanas para regular el mantenimiento de los telómeros. Sin embargo, en ciertos detalles de la compleja regulación de protección puede existir diferencias.

Debido a la desregulación de los mecanismos de mantenimiento de los telómeros es un acontecimiento clave en la formación de tumores, la comprensión de cómo los componentes celulares colaborar para establecer los telómeros funcionales pueden ser importantes para encontrar maneras de prevenir el cáncer.

Estos hallazgos están publicados en la revista en línea Nature Structural and Molecular Biology.


Noticias UIC

(1) Los telómeros (del griego telos, "final" y meros, "parte") son estructuras cromatínicas especializadas que se encuentran localizadas en los extremos de los cromosomas eucariontes. Tanto el ADN como las proteínas que los constituyen presentan características singulares que los diferencian del resto de los cromosomas. Parecen estar implicados en numerosas funciones celulares, especialmente las relacionadas con el control de la duración de la vida de diferentes estirpes celulares. Estas estructuras se replican durante el ciclo celular gracias a la acción de enzimas denominadas telomerasas que están formadas por proteínas y ARN y presentan un mecanismo peculiar. Recientemente se ha estudiado el comportamiento de las telomerasas en las células cancerosas y sus posibles aplicaciones diagnósticas y terapéuticas. En este trabajo se presenta un resumen de los principales hallazgos más recientes sobre la estructura y funciones de los telómeros y la acción de las telomerasas. 

(2) La telomerasa es un enzima formada por un complejo proteína-ácido ribonucleico con actividad polimerasa que está presente en células de la línea germinal, en tejidos fetales y en ciertas células madre poco diferenciadas, y que permite el alargamiento de los telómeros. También se encuentra presente en organismos eucariotas unicelulares. La telomerasa es reprimida en las células somáticas maduras después del nacimiento, produciéndose un acortamiento del telómero después de cada división celular.

Técnicamente es una transcriptasa inversa que sintetiza ADN a partir de un molde de ARN. Se trata de una ribonucleoproteína que contiene en su molécula la secuencia AAUCCC capaz de crear e insertar los fragmentos TTAGGG que se pierden en cada división. En 1998, Bodnar y col introdujeron en dos tipos de células humanas normales, telomerasa-negativas, el gen que codifica la telomerasa. En contraste con las células normales que mostraban senescencia y un acortamiento de los telómeros, los clones expresando la TERT mostraron telómeros elongados, se dividían vigorosamente y mostraron una reducción de la beta-galactosidasa, un biomarcador de la senescencia. Las células transformadas para expresar la TERT mostraron un cariotipo normal y su longevidad ha superado la normal en más de 20 divisiones.