10 de enero de 2016

Una señal de tráfico genética dirige el desarrollo embrionario temprano

Una señal de tráfico genética dirige el desarrollo embrionario temprano
PIXABAY

MADRID, 10 Ene. (EUROPA PRESS) -

Las personas son el producto de la metamorfosis, ya que durante la tercera semana de su existencia embrionaria, se realizan elecciones genéticos fatídicas que comienzan a transformar una pequeña bola de células madre idénticas en un organismo complejo de carne, huesos, tendones, cerebro, corazón, intestino y pulmón.

Una nueva investigación de biólogos de células madre de la Universidad de California (UC) San Francisco, en Estados Unidos, ha revelado que una proteína de unión al ADN llamada Foxd3 actúa como una señal de tráfico genética, impulsando esa bola de células indiferenciadas en un estado de preparación para su gran transformación en la tercera semana de desarrollo.

"La capacidad de esta proteína para conseguir programas de genes complejos preparados y listos para desarrollarse en cualquier momento añade una nueva capa importante a nuestra comprensión fundamental de cómo funciona el desarrollo", afirma el autor principal del estudio, Robert Blelloch, profesor y vicepresidente de investigación básica en el Departamento de Urología de la UCSF y miembro del Centro Eli y Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Investigación con Células Madre en la UCSF.

Además, los defectos en Foxd3 y proteínas relacionadas son muy propensos a jugar un papel clave en enfermedades de adultos y de desarrollo. Blelloch explica: "Muy poca actividad puede hacer que los tejidos no se desarrollen correctamente, mientras que demasiada podría estar vinculada con el crecimiento excesivo del tejido, como se ve en el cáncer".

El nuevo descubrimiento, publicado en la edición digital de este jueves de 'Cell Stem Cell', es parte de una revolución en curso en la comprensión de los genetistas de la importancia de los potenciadores de genes. Estas pequeñas piezas de ADN desempeñan un papel clave en la coordinación de los programas genéticos que determinan el papel de una célula en el cuerpo, como lo que hace de una neurona diferente de una célula de riñón o célula muscular.

"Todos comenzamos como un solo óvulo fertilizado y nos convertimos en criaturas increíblemente complejas con trillones de células que juegan diferentes papeles en el cuerpo, a pesar de que cada célula tiene el mismo ADN --detalla Blelloch--. Una de las grandes preguntas es: cómo puede ser tan rápido. Nos lleva años construir un edificio y eso no es tan complejo como el cuerpo humano".

Sólo en los últimos años, los investigadores se han dado cuenta de que más de un millón de estos elementos reguladores pequeños representan casi el 10 por ciento del genoma humano, en contraste con nuestros 25.000 o menos genes, que sólo comprenden aproximadamente el 2 por ciento de nuestro ADN. Investigadores como Blelloch sospecharon que nuestros potenciadores son lo que realmente nos hace humanos: aunque compartimos la mayoría de nuestros genes con otros mamíferos, nuestros potenciadores proporcionan un modelo único para el uso de estos genes comunes en la construcción de un ser humano y no alguna otra criatura.

En el nuevo estudio, el equipo de Blelloch estudió células madre embrionarias en un plato para modelar una primera etapa crucial del desarrollo y empleó herramientas genéticas recientemente desarrolladas que utilizan marcadores fluorescentes para seguir la transformación de las células a partir de células madre indiferenciadas en células más especializadas epiblasto.

Con estas herramientas, trataron de identificar qué potenciadores y factores de transcripción --proteínas que se unen al ADN y coordinan la forma en que se transcribe y traduce-- participaron en la organización de esta transición crucial.

Estos expertos hallaron que el factor de transcripción Foxd3 regula el tiempo de esta transición tirando de la transcripción de genes en dos direcciones opuestas: Foxd3 prepara los potenciadores de ADN retrocediendo el andamiaje de la cromatina que los había mantenido latentes mientras que el factor de transcripción contiene los programas genéticos en inmovilidad, evitando que se conviertan plenamente en activos hasta el momento justo.

Ésta es la primera vez que alguien ha visto un factor de transcripción que juega estas dos funciones a la vez, según Blelloch. Este mecanismo de vaivén para impulsar programas de genes potenciadores podría ser un truco fundamental empleado por las células en muchas fases de desarrollo para coordinar la secuencia de tiempo precisa de la activación de genes que es crucial para la increíble tarea de construir un cuerpo humano.

"Éstas son las células que han de hacer todo y tienen que hacerlo rápido --destaca Blelloch--. En tan sólo unos días van desde esta masa indiferenciada hasta un embrión organizado con diferentes capas germinales y los inicios de un tubo neural. Cada célula tiene que transformarse de forma coordinada o todo se convierte en un lío confuso. La única manera de hacerlo es teniendo todo a punto. Todo tiene que ser creado y organizado y listo para funcionar".

Blelloch y su equipo de investigadores están buscando otros factores de transcripción que realizan esta función en otras etapas de desarrollo y la exploración de posibles conexiones clínicas para el desarrollo humano y la enfermedad.

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