El papel de los telómeros en el ensamblaje nuclear posmitótico
El genoma, que contiene las instrucciones del ADN para crear un organismo, se almacena en el núcleo celular. La envoltura nuclear, una membrana que rodea el núcleo y lo separa del resto de la célula, desempeña un papel clave en la organización eficiente del genoma. El genoma propiamente dicho está formado por cromosomas lineales que portan la carga genética, cada uno de ellos «rematado» por unas estructuras protectoras llamadas telómeros que funcionan como un reloj molecular. Marcan el proceso de envejecimiento, ya que se acortan a medida que las células se dividen hasta que alcanzan un tamaño crítico cuando se detiene la división celular. El objetivo del proyecto TeloHOOK, financiado con fondos europeos, era estudiar el papel que podrían desempeñar los telómeros en la distribución del cromosoma dentro del núcleo de las células humanas y, por tanto, su repercusión sobre el envejecimiento y las enfermedades. Tal como explica Laure Crabbe, coordinadora del proyecto: «En organismos como las levaduras y los gusanos, los telómeros están “anclados” a la envoltura nuclear. No estaba claro si esto también ocurría en las personas ni con qué consecuencias». TeloHOOK desarrolló una nueva técnica, MadID, para cartografiar las interacciones entre las proteínas y el ADN, que ayudó al equipo a identificar las proteínas implicadas en la fijación de los telómeros a la envoltura nuclear. Después, una línea celular de ingeniería genómica permitió al equipo rastrear microscópicamente la dinámica de los telómeros y modelizarla por ordenador. «Estas técnicas nos permitieron descubrir una función hasta ahora desconocida de los telómeros en la mitosis celular y arrojar luz sobre lo que ocurre cuando las cosas se tuercen», resume Crabbe, que anteriormente trabajaba en el Centro Nacional de Investigación Científica de Francia, entidad anfitriona del proyecto. MadID ya está a disposición de la comunidad investigadora, junto con los plásmidos necesarios.
Rastreo de las proteínas rastreadoras
El equipo de TeloHOOK estaba especialmente interesado en saber más sobre cómo la interacción entre los telómeros y la envoltura nuclear de la célula influía en la mitosis o la división celular, en particular en una etapa denominada «ensamblaje nuclear posmitótico». La identificación de metiladenina (MadID) desarrollada por el equipo se cartografió primero en sitios de contacto de alta resolución entre los telómeros y la envoltura nuclear. A continuación, con ayuda de la espectrometría de masas, el equipo identificó proteínas específicas participantes en la interacción entre los telómeros y la envoltura nuclear, así como otras que parecían conectadas a los telómeros durante el «ensamblaje nuclear posmitótico». Para estudiar en detalle la organización de los telómeros en el núcleo, el equipo utilizó una combinación de microscopía de células vivas y de superresolución, así como la modelización tridimensional. Utilizaron CRISPR-Cas9 para etiquetar una proteína que se adhiere específicamente a los telómeros, con una sonda fluorescente, y así lograr que los telómeros fueran rastreables en células vivas utilizando microscopía confocal Airyscan. Poder seguir sus movimientos permitió a los investigadores estudiar y modelizar su funcionamiento. «Descubrimos que, una vez que la envoltura nuclear de la célula se rompe para liberar sus cromosomas durante la mitosis, los telómeros parecen impulsar el reensamblaje de dicha envoltura», explica Crabbe. El equipo también quiso saber qué ocurre cuando la integridad de la envoltura nuclear se ve comprometida y, por tanto, estudió el síndrome de envejecimiento prematuro o progeria (síndrome de Hutchinson-Gilford). «Observamos cómo la desorganización de los telómeros en el núcleo compromete el mantenimiento celular y acelera el acortamiento de los telómeros, lo cual desencadena aspectos biológicos del envejecimiento que normalmente aparecen más tarde», añade Crabbe.
El futuro del enfoque de alto riesgo y beneficio elevado
La función celular de todo tejido de cualquier organismo vivo requiere un genoma organizado de tal modo que sus instrucciones puedan leerse correctamente. Además de contribuir a la investigación básica, los resultados de TeloHOOK tienen implicaciones para la investigación del envejecimiento y las posibilidades de tratamiento del cáncer y de enfermedades genéticas poco frecuentes como el síndrome de Hutchinson-Gilford. Crabbe sugiere que se sigan estudiando algunas de las proteínas identificadas en el proceso de cribado y los mecanismos subyacentes a su interacción con los telómeros. Además, añade lo siguiente: «Por ejemplo, en el caso de los telómeros que se adhieren a una proteína de la envoltura nuclear durante el ensamblaje nuclear posmitótico, ¿qué ocurre si la proteína se agota o se sobreexpresa? No lo sabemos».
Palabras clave
TeloHOOK, telómero, cromosoma, genético, célula, núcleo, mitosis, síndrome de Hutchinson-Gilford, progeria, genoma, ADN, envejecimiento, cáncer
