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 dentro de nuestras células. Las células recuerdan su historia de desarrollo, si han estado expuestas a patógenos, etc. Y esto plantea una pregunta que ha sido difícil de responder: ¿Cómo algo tan fundamental como una célula retiene información a través de múltiples divisiones?

No hay una respuesta única y los detalles son realmente difíciles de aclarar en muchos casos. Pero los científicos ya han desarrollado en detalle un sistema de memoria. Las células pueden recordar cuándo sus padres tuvieron dificultades para dividirse, un problema que a menudo está relacionado con daños en el ADN y cáncer. Y si los problemas son lo suficientemente importantes, las dos células resultantes 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 cánceres. Pero los problemas con los segmentos de división individuales (cosas como copiar ADN, reparar cualquier daño, garantizar que cada célula hija obtenga la cantidad correcta de cromosomas) pueden provocar mutaciones. Por tanto, el proceso de división celular incluye muchos puntos de control donde la célula se asegura de que todo ha funcionado correctamente.

Pero si una celda pasa todos los puntos de control, probablemente esté bien, ¿verdad? Parece que no del todo.

La mitosis es la parte de la división celular donde los cromosomas duplicados se separan en cada una de las células hijas. Pasar demasiado tiempo en la mitosis puede significar que los cromosomas hayan sufrido daños, lo que puede 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 dejarán de dividirse.

El nuevo trabajo, llevado a cabo por un equipo de investigadores en 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 de sincronización mostraron que cuanto más tiempo pasaban las células tratando de pasar por la mitosis, más probabilidades había de que las células hijas dejaran de dividirse. Los investigadores llaman a este sistema el «cronómetro mitótico».

Entonces, ¿cómo funciona una célula con un temporizador? No es que pueda pedirle a Siri que ponga un cronómetro: básicamente está atrapado 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 clave para muchas vías que detectan daños en las células y evitan que se dividan si hay problemas. (Quizás recuerde esto de nuestra reciente cobertura sobre el desarrollo de células madre de elefante).

Un cronómetro hecho de proteínas

Los investigadores descubrieron que a medida que se producía la mitosis, 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, denominada creativamente). Si se hicieran mutaciones en una de las proteínas que bloqueaban la formación de este complejo, el temporizador mitótico dejaría de funcionar. Este complejo de tres proteínas solo comenzaba a alcanzar niveles significativos si la mitosis tardaba más de lo normal, y se mantenía estable una vez formado, de modo que podía transmitirse a las células hijas una vez completada la división celular.

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

Entonces, los investigadores creen que el cronómetro 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 lleva a cabo con la suficiente rapidez, los niveles de este complejo no aumentan mucho y no tiene ningún efecto sobre la célula. Pero si la mitosis es más lenta, el complejo comienza a acumularse y es lo suficientemente estable como para seguir presente en las dos 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 las mutaciones en ellas aumentan la probabilidad de formación de tumores. Los investigadores confirmaron que el temporizador mitótico frecuentemente presentaba defectos en muestras de tumores.

Así es como las células individuales pueden almacenar una de sus memorias: la memoria de los problemas con la división celular. El temporizador mitótico, sin embargo, es sólo uno de los sistemas de almacenamiento de memoria, con sistemas completamente separados que se ocupan de diferentes recuerdos. Y al mismo tiempo que esto sucede, una gran cantidad de otras vías también estimulan la actividad de p53. Así, aunque el temporizador mitótico puede abordar eficazmente un tipo específico de problema, está integrado en varios sistemas adicionales y complejos que operan en la célula.

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