Cómo las células mantienen su identidad durante la división

Las células de nuestro cuerpo pueden dividirse y crear nuevas células. Este proceso es esencial para el crecimiento, la sanación y muchas otras funciones. Sin embargo, cuando las células se dividen, necesitan mantener su identidad. En términos simples, una célula sanguínea debe seguir siendo una célula sanguínea después de la división. Los investigadores estudian cómo las células mantienen su identidad durante la división y qué sucede a nivel molecular.

#La complejidad de la división celular

Cuando las células se preparan para dividirse, pasan por varias fases y aparecen estructuras especiales llamadas Cromosomas. Estos cromosomas contienen ADN, que guarda las instrucciones para la célula. Durante la división, algunas proteínas que normalmente están unidas a los cromosomas pueden despegarse. Entender qué proteínas permanecen unidas y cuáles se van ayuda a los científicos a entender cómo las células cambian y se mantienen iguales.

Sin embargo, estudiar estos cambios puede ser complicado. A veces, fijar muestras para observación puede quitar proteínas de los cromosomas, lo que lleva a conclusiones erróneas. Además, se sabe que algunas proteínas son empujadas fuera de los cromosomas durante la división debido a la fosforilación, que es un cambio químico que altera la función de la proteína. Se necesita más investigación para saber exactamente cuántas proteínas se eliminan y qué enzimas son responsables de este proceso.

#La proteína Ikaros

Una de las proteínas clave involucradas en el desarrollo de las células sanguíneas se llama Ikaros. Ikaros es un factor de transcripción, lo que significa que ayuda a controlar la actividad de los genes. Es esencial para el correcto desarrollo de las células inmunitarias, incluyendo las células B y T. Los científicos han estado investigando cómo se comporta Ikaros durante la división celular.

Cuando se descubrió que Ikaros estaba inactivo durante la división celular, los investigadores se sorprendieron. Esto fue inesperado porque Ikaros está involucrado en mantener ciertos genes apagados de forma permanente. Otros estudios habían mostrado que muchas proteínas requeridas para mantener los genes apagados durante el ciclo celular aún estaban unidas a los cromosomas. Esto generó preguntas sobre Ikaros y cómo se comporta de manera diferente a otras proteínas.

#Investigando el comportamiento de Ikaros durante la división

Para confirmar que Ikaros se despega de los cromosomas durante la división celular, los científicos utilizaron técnicas de imagen en vivo. Crearon células especiales que les permitieran observar a Ikaros en tiempo real mientras las células se dividían. Trataban estas células con diferentes inhibidores para ver cómo estos tratamientos afectan el comportamiento de Ikaros.

A través de sus observaciones, descubrieron que una enzima específica llamada PBK (también conocida como TOPK) es vital para empujar a Ikaros fuera de los cromosomas durante la división. Cuando se eliminó genéticamente a PBK de las células, Ikaros permaneció unido a los cromosomas, confirmando su papel en el desplazamiento de Ikaros.

#Hallazgos clave de las imágenes en vivo

En sus experimentos, los investigadores notaron algo interesante: cuando Ikaros fue eliminado de los cromosomas, podía regresar rápidamente cuando los científicos bloqueaban la actividad de PBK. Esto mostró que la eliminación de Ikaros no es un proceso simple; más bien, está controlado y sucede rápidamente.

Los investigadores también encontraron que otras proteínas similares a Ikaros también se mantenían unidas a los cromosomas cuando PBK estaba ausente. Esto sugiere que puede haber un grupo de proteínas que se comportan de manera similar durante la división celular.

#El papel de las quinasas y fosfatasas

El equilibrio entre PBK y las fosfatasas, que son enzimas que eliminan grupos fosfato, juega un papel crítico en el comportamiento de Ikaros y otras proteínas. Cuando PBK está activo, añade grupos fosfato a proteínas como Ikaros, lo que les hace despegarse de los cromosomas. Por otro lado, cuando las fosfatasas están activas, quitan esos grupos fosfato, permitiendo que las proteínas se reanuden.

Los científicos trataron las células con inhibidores de PBK y observaron los patrones de Ikaros. Confirmaron que bloquear PBK mantiene a Ikaros unido a los cromosomas, indicando cómo la presencia o ausencia de esta quinasa puede influir significativamente en qué proteínas permanecen asociadas con los cromosomas durante la división celular.

#Cambios en la composición de proteínas y la estructura del cromosoma

Luego, los investigadores miraron qué sucede con los cromosomas cuando PBK falta. Encontraron que los cromosomas eran más grandes y menos compactos en las células sin PBK. Esto sugiere que PBK es crucial para la correcta estructura del cromosoma. Esto se confirmó adicionalmente mediante varios métodos que examinaron las propiedades físicas de los cromosomas en células que carecían de PBK en comparación con células normales.

Además, observaron cambios en los tipos y cantidades de proteínas asociadas con los cromosomas cuando PBK estaba ausente. Hubo un aumento en ciertos factores de transcripción unidos a los cromosomas, lo que indica que en ausencia de PBK, otras proteínas pueden no ser despojadas de la misma manera.

#El impacto de la pérdida de PBK en la accesibilidad de la Cromatina

La cromatina es el material que forma los cromosomas. Entender cómo las proteínas interactúan con la cromatina es vital para saber cómo se expresan los genes. Usando una tecnología llamada ATAC-seq, los científicos examinaron la accesibilidad de la cromatina en células que carecían de PBK. Descubrieron que más regiones de ADN eran accesibles cuando PBK estaba ausente. Esta accesibilidad es importante porque permite la regulación de la expresión genética, lo que puede tener implicaciones más amplias para la función e identidad celular.

#CTCF y su papel en la estructura de la cromatina

CTCF es otra proteína importante que juega un papel en cómo se organiza el ADN dentro del núcleo. CTCF está involucrada en mantener la estructura de la cromatina y puede influir en la expresión genética al formar bucles entre diferentes regiones de ADN.

En células que carecían de PBK, CTCF permaneció más asociada a los cromosomas durante la división. Esto sugiere que cuando PBK no está presente, CTCF puede permanecer unida al ADN más tiempo del que normalmente lo haría. La mayor presencia de CTCF podría llevar a cambios en cómo se expresan los genes en las células hijas, afectando potencialmente la identidad de esas células a medida que comienzan a funcionar normalmente después de la división.

#Entendiendo la importancia de estos hallazgos

Todos estos hallazgos resaltan la importancia de PBK en regular no solo el comportamiento de proteínas específicas como Ikaros, sino también todo el paisaje de la cromatina durante la división celular. La capacidad de PBK para eliminar ciertas proteínas de los cromosomas asegura que puedan compactarse adecuadamente y mantener su integridad estructural a lo largo del proceso.

La naturaleza dinámica de las interacciones proteicas durante la división, influenciada por factores como PBK y fosfatasas, refleja la complejidad de la regulación celular. Este entendimiento es crucial para los investigadores que buscan descubrir qué sucede cuando estos sistemas fallan, como en el caso del cáncer.

#Conclusión

La investigación sobre cómo las células mantienen su identidad durante la división es increíblemente compleja. El equilibrio de proteínas y sus interacciones con el ADN están estrechamente regulados y pueden tener implicaciones significativas para el comportamiento celular. Jugadores clave como PBK ayudan a controlar este proceso manejando la presencia de proteínas en los cromosomas durante la división.

A medida que los científicos continúan explorando estas vías, buscan descubrir más sobre cómo las células mantienen sus identidades y qué sucede cuando esas identidades se interrumpen. Cada descubrimiento añade otra pieza al rompecabezas de la biología celular, ayudando a arrojar luz sobre las complejidades de la vida a nivel molecular.