Los telómeros misteriosos

Imagen microscópica de cromosomas en la que se observan los telómeros (color amarillo).

Imagen microscópica de cromosomas en la que se observan los telómeros (color amarillo).

Los cromosomas contienen nuestro genoma en su molécula de ADN. En 1930, Hermann Muller (Premio Nobel 1946) y Bárbara McClintock (Premio Nobel 1983) observaron que unas estructuras localizadas en los extremos de los cromosomas, los llamados telómeros, impedían que los cromosomas se unieran unos a otros. Estos investigadores sospechaban que los telómeros podrían desempeñar un papel protector de la estructura del cromosoma, pero el mecanismo exacto de cómo se producía constituía un enigma. Años más tarde, cuando los científicos empezaron a comprender cómo se copian los genes, surgió un nuevo problema. Conforme las células empiezan a dividirse, las moléculas de ADN, que contienen las cuatro bases que forman el código genético CATG, se copian base a base a través de la ADN polimerasa. Sin embargo, la duplicación de una de las dos cadenas de ADN presenta la particularidad de que sus extremos no se pueden copiar. Por lo tanto, los cromosomas deberían acortarse cada vez que las células se dividieran, lo que no ocurre en la realidad. Ambos problemas se resolvieron gracias a los trabajos de los laureados con el Premio Nobel de Medicina y Fisiología del año 2009, sus trabajos de investigación básica permitieron descubrir cómo funcionan los telómeros y aislaron la enzima que los copia, la enzima telomerasa.

El ADN TELOMÉRICO PROTEGE LOS CROMOSOMAS

Al principio de su carrera científica, Elisabeth Blackburn se dedicaba a estudiar las secuencias de ADN. Mientras estudiaba los cromosomas de Tetrahymena (un ciliado unicelular), identificó un secuencia de ADN en el extremo de los cromosomas que se repetía varias veces. La función de esta secuencia CCCAAA, era desconocida. Al mismo tiempo, Jack Szostak había observado que una molécula de ADN lineal, un tipo de minicromosoma, se degrada rápidamente cuando se introduce en las células de levadura. Blackburn presentó sus resultados en una conferencia en 1980. Rápidamente, Szostak se interesó por su trabajo, y ambos decidieron realizar un experimento que cruzaría la frontera existente entre especies diferentes. A partir del ADN de Tetrahymena, Blackburn aisló la secuencia telomérica CCCAAA. Szostak la introdujo en su minicromosoma y la implantó en las células de levadura. Los resultados fueron sorprendentes, la secuencia telomérica de Tetrahymena impedía la degradación de los minicromosomas. El ADN telomérico de una especie (Tetrahymena) era capaz de proteger los cromosomas en un organismo totalmente diferente (la levadura). Esto demostró las existencia de un mecanismo fundamental no descrito previamente. Más tarde, se demostró que el ADN telomérico con su secuencia característica está presente en la mayoría de los seres vivos, desde la ameba hasta el hombre.

LOS TELÓMEROS RETRASAN EL ENVEJECIMIENTO CELULAR

Los científicos empezaron a investigar las diferentes funciones que podría desempeñar la telomerasa. El grupo de Szostak identificó cepas de levaduras que contenían mutaciones que producían un acortamiento progresivo de los telómeros. Estas cepas crecían muy lentamente y algunas de ellas dejaban de dividirse con el tiempo. Por su parte, el grupo de Blackburn provocó mutaciones en el ARN de la telomerasa y observaron efectos similares en Tetrahymena. En ambos casos, se produjo un envejecimiento celular (senescencia) prematuro. Por otra parte, los telómeros funcionales previnieron el daño celular y retrasaron la senescencia. Más tarde, el grupo de Greider demostró que la senescencia de las células humanas se ve retrasada por la telomerasa. La investigación en esta área ha sido muy intensa durante los últimos años y se han descubierto numerosas proteínas que se unen a los telómeros para formar una “funda” protectora de los extremos de los cromosomas.

UNA PIEZA IMPORTANTE EN EL PUZZLE – ENVEJECIMIENTO HUMANO, CÁNCER Y CÉLULAS MADRE-

Estos descubrimientos tuvieron un impacto importante en la comunidad científica. Muchos científicos especularon con la posibilidad de que el acortamiento telomérico podría ser la razón del envejecimiento, no sólo en células individuales, sino también en un organismo entero. Sin embargo, el proceso del envejecimiento ha resultado ser muy complejo dado que están implicados numerosos factores, los telómeros entre ellos. La mayoría de las células normales no se dividen con frecuencia, por lo que sus cromosomas no se acortan y no necesitan la enzima telomerasa. Sin embargo, las células tumorales tienen la capacidad de dividirse indefinidamente y conservan sus telómeros intactos. ¿Qué mecanismo utilizan las células tumorales para escapar de la senescencia?. La explicación se hizo aparente cuando se descubrió que las células tumorales tienen una elevada actividad telomerasa. A raíz de este descubrimiento, se propuso la eliminación de la telomerasa como un posible tratamiento anticancerígeno. En la actualidad se están realizando varios ensayos clínicos que utilizan vacunas dirigidas contra las células que tienen la actividad telomerasa aumentada.

En conclusión, los descubrimientos de Blackburn, Greider y Szostak han añadido una nueva dimensión a los conocimientos de la fisiología celular, han permitido desentrañar nuevos mecanismos implicados en el origen de las enfermedades relacionadas con el envejecimiento y han estimulado la investigación en el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas.

Mer Navarro.-

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