Las proteínas permiten a las células recordar qué tan bien fue su última división

Cuando hablamos de recuerdos en biología, tendemos a centrarnos en el cerebro y el almacenamiento de información en las neuronas. Pero hay muchos otros recuerdos que persisten en nuestras células. Las células recuerdan su historia de desarrollo, si han estado expuestas a patógenos, etc. Y eso plantea una pregunta difícil de responder: ¿Cómo algo tan fundamental como una célula retiene información a través de múltiples divisiones?

No hay una respuesta única y en muchos casos los detalles son realmente difíciles de descifrar. Pero ahora los científicos han elaborado en detalle un sistema de memoria. Las células pueden recordar cuándo sus padres tuvieron problemas para dividirse, un problema a menudo asociado con daños en el ADN y cáncer. Y, si los problemas son lo suficientemente graves, las dos células resultantes de una división dejarán de dividirse.

Configurar un temporizador

En los organismos multicelulares, la división celular está regulada con mucho cuidado. La división incontrolada es el sello distintivo de los tumores. Pero los problemas con los segmentos individuales en división (cosas como copiar ADN, reparar cualquier daño, asegurarse de que cada célula hija obtenga la cantidad correcta de cromosomas) pueden provocar mutaciones. Por tanto, el proceso de división celular cuenta con numerosos puntos de control donde la célula se asegura de que todo ha funcionado correctamente.

Pero si una célula supera todos los puntos de control, presumiblemente todo está bien, ¿verdad? Al parecer, no del todo.

La mitosis es la parte de la división celular en la que se separan los cromosomas duplicados en cada una de las células hijas. Pasar mucho tiempo en mitosis puede significar que los cromosomas han sufrido daños, lo que podría causar problemas en el futuro. E investigaciones anteriores han descubierto que algunas células derivadas de la retina se registrarán cuando la mitosis tarde demasiado y las células hijas dejen de dividirse.

El nuevo trabajo, realizado por un equipo de investigadores de Okinawa, Japón y San Diego, comenzó mostrando que este comportamiento no se limitaba a las células de la retina: parece ser una respuesta general a la mitosis lenta. Experimentos cuidadosos han demostrado que cuanto más tiempo pasan las células intentando realizar la mitosis, más probabilidades hay de que las células hijas dejen de dividirse. Los investigadores llaman a este sistema un «temporizador mitótico».

Entonces, ¿cómo hace funcionar una célula un cronómetro? No es que pueda pedirle a Siri que configure un cronómetro: en gran medida está atascado trabajando con ácidos nucleicos y proteínas.

Resulta que, como muchas cosas relacionadas con la división celular, la respuesta se reduce a una proteína llamada p53. Es una proteína fundamental para muchas vías que detectan daños en las células y evitan que se dividan si hay algún problema. (Quizás recuerde esto de nuestro artículo reciente sobre el desarrollo de células madre de elefante).

Un cronómetro hecho de proteínas

Los investigadores descubrieron que, a medida que la mitosis estaba en marcha, p53 comenzó a aparecer en un complejo con otras dos proteínas (la proteasa 28 específica de ubiquitina y la proteína 1 de unión a p53, de nombre creativo). Si se hacían mutaciones en una de las proteínas que bloqueaban la formación de este complejo, el reloj mitótico dejaba de funcionar. Este complejo de tres proteínas comenzó a acumularse a niveles significativos sólo si la mitosis tardaba más de lo habitual, y permanecía estable una vez formado para pasar a las células hijas una vez que se completaba la división celular.

Entonces, ¿por qué este complejo sólo se forma cuando la mitosis dura más de lo habitual? La clave resultó ser una proteína llamada quinasa, que une un fosfato a otras proteínas. Los investigadores examinaron sustancias químicas que inhiben quinasas específicas activas durante la mitosis y la reparación del ADN, y encontraron una específica necesaria para el momento mitótico. En ausencia de esta quinasa (PLK1, para los curiosos), no se forma el complejo de tres proteínas.

Entonces, los investigadores creen que el reloj se ve así: durante la mitosis, la quinasa une lentamente un fosfato a una de las proteínas, permitiéndole formar el complejo de tres proteínas. Si la mitosis se completa lo suficientemente rápido, los niveles de este complejo no aumentan mucho y no tiene ningún efecto sobre la célula. Pero si la mitosis avanza más lentamente, entonces el complejo comienza a formarse y es lo suficientemente estable como para seguir presente en ambas células hijas. La existencia del complejo ayuda a estabilizar la proteína p53, lo que le permite detener futuras divisiones celulares una vez que esté presente en niveles suficientemente altos.

De acuerdo con esta idea, las tres proteínas del complejo son supresores de tumores, lo que significa que sus mutaciones aumentan la probabilidad de que se formen tumores. Los investigadores confirmaron que el temporizador mitótico a menudo era defectuoso en muestras de tumores.

Así es como las células individuales logran almacenar una de sus memorias: la memoria de los problemas con la división celular. El cronómetro mitótico, sin embargo, es sólo uno de los sistemas de almacenamiento de memoria, con sistemas completamente separados que gestionan diferentes recuerdos. Y, al mismo tiempo que esto ocurre, una gran cantidad de otras vías también contribuyen a la actividad de p53. Entonces, si bien el temporizador mitótico puede manejar eficientemente un tipo específico de problema, está integrado en muchos otros sistemas complejos que operan en la célula.

Ciencia, 2024. DOI: 10.1126/ciencia.add9528 (Información DOI).