Un grupo especial de proteínas que ayuda a desenrollar el ADN durante la división celular juega un papel clave en mantener las células madre en su estado inmaduro. según un nuevo estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina de la UNC.

El estudio, publicado en la revista en línea eLife , ilumina la biología básica de las células madre, y sugiere un nuevo mango molecular para controlarlos. Las células madre tienen propiedades regenerativas con el potencial de revolucionar la medicina. pero ese potencial aún está lejos de realizarse porque se sabe muy poco sobre cómo funcionan estas células. El estudio también apunta a una mejor comprensión de cómo las células cancerosas logran mantener una división celular rápida sin desencadenar la muerte celular.

"Estudios como este ayudan a explicar la biología subyacente de las células que se dividen rápidamente y pueden informar el desarrollo de terapias futuras, por ejemplo, terapias con células madre o tratamientos contra el cáncer, "dijo el autor principal del estudio, Jean Cook, Doctor, profesor de bioquímica y biofísica en UNC y miembro del UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center.

El estudio se centró en un grupo de proteínas llamado complejo de mantenimiento de minicromosomas (MCM), conocido por ser un factor crucial en la división celular. Una célula se prepara para el proceso de división en parte cargando complejos MCM en sus cromosomas. Estos complejos son necesarios para desenrollar correctamente el ADN cromosómico durante la división celular, de modo que se puedan formar dos nuevos conjuntos de cromosomas, uno para cada célula hija, a partir del conjunto original.

"Si la carga de MCM no se completa correctamente antes de la división celular, habrá riesgo de mutaciones importantes del ADN y muerte de las células hijas resultantes, "dijo el primer autor del estudio, Jacob Matson, un candidato a doctorado en el laboratorio Cook que realizó la mayoría de los experimentos en el transcurso de tres años.

A pesar de la importancia de la carga de MCM, los tipos de células varían mucho en el tiempo que tienen para prepararse para la división celular. Células madre, por ejemplo, pasar por esta fase preparatoria, conocida como la fase G1 del ciclo celular, en una pequeña fracción del tiempo que pasan los más maduros, células "diferenciadas", tal como, decir, células de la piel o células del músculo cardíaco. Ha sido un misterio cómo las células madre logran pasar rápidamente a través de la fase G1 sin correr el riesgo de una carga incompleta de MCM y el daño resultante en el ADN.

Una posibilidad es que las células madre mantengan de alguna manera tasas de carga de MCM más altas, para que puedan realizar la carga necesaria dentro de sus ventanas G1 más cortas. Investigar, los investigadores utilizaron un ensayo sensible que desarrollaron para medir la velocidad de carga de MCM. Descubrieron que las células madre sí cargan complejos MCM mucho más rápido que cuando maduran, células diferenciadas. De hecho, Obligar químicamente a estas células madre a diferenciarse en células más maduras ralentizó notablemente las tasas de carga de MCM de las células maduras.

El acoplamiento de la carga de MCM y la diferenciación celular también funcionó en la otra dirección.

"La inducción de una carga de MCM más lenta en las células madre hizo que se diferenciaran más rápidamente, "Dijo Matson.

Los resultados sugieren que la tasa de carga de MCM es un factor importante en el desarrollo celular, y esa carga rápida de MCM en particular es algo que hacen las células madre para mantenerse en los inmaduros, estado de la célula madre.

Los hallazgos también insinúan que la inducción de una carga rápida de MCM en células más maduras puede ayudar a convertirlas nuevamente en células madre. La "reprogramación" de células ordinarias en células madre, conocidas como células madre pluripotentes inducidas, se realiza ahora de forma rutinaria en laboratorios de todo el mundo y se considera una posible fuente futura de células madre para terapias. Pero los métodos estándar utilizados para esta reprogramación no son tan eficientes como desearían los investigadores.

"Posiblemente, acelerar artificialmente la carga de MCM haría que este proceso de reprogramación fuera más eficiente, "Dijo Cook.

Ella y sus colegas ahora están tratando de comprender mejor los mecanismos biológicos mediante los cuales las células mueven sus tasas de carga de MCM hacia arriba o hacia abajo.

Los investigadores de la UNC también están estudiando ahora el papel de las tasas de carga de MCM en los cánceres. Por ejemplo, algunas células cancerosas son muy propensas a errores de ADN al dividirse. Cook y sus colegas sospechan que, en algunos casos, esta "inestabilidad genómica" se debe a que las células no logran aumentar sus tasas de carga de MCM a medida que se acelera su división celular.

Otras células cancerosas particularmente aquellos con propiedades similares a los tallos, pueden tener éxito en aumentar sus tasas de carga de MCM para mantenerse viables. Si es así, Los medicamentos que reducen la tasa de carga de MCM podrían forzar tales cánceres a un crecimiento más lento, estado menos maligno, o incluso matarlos haciéndolos vulnerables al daño excesivo del ADN durante la división celular.

Cook agregado, "Sospechamos que la carga rápida de MCM es un aspecto importante de cómo las células cancerosas logran crecer rápidamente sin dañar excesivamente su ADN. Es un objetivo que vale la pena perseguir".