La mecánica de los endociclos, primer ciclo celular hallado en dos décadas

Un equipo internacional de investigadores, dirigido por expertos Estados Unidos y Alemania, ha arrojado luz sobre el funcionamiento interno del endociclo, un ciclo celular común que impulsa el crecimiento de plantas, animales y algunos tejidos humanos, y es responsable de generar la mitad de la biomasa de la Tierra.

Este descubrimiento, publicado en 'Nature' y dirigido por un genetista del Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson, conduce a un nuevo conocimiento sobre el crecimiento celular y sobre cómo estas tasas pueden ser aumentadas o disminuidas, lo cual tiene implicaciones importantes tanto para la agricultura como para la medicina.

"Este es el primer ciclo celular completamente nuevo que se ha dilucidado en más de dos décadas", afirma el doctor Bruce Edgar, autor principal del artículo y miembro de la División de Ciencias Básicas del Centro Hutchinson, haciendo referencia a la descripción innovadora del ciclo celular mitótico de finales de 1980.

La mitosis es la división de una célula madre en dos células hijas que contienen conjuntos idénticos de cromosomas. El endociclo, en cambio, es un tipo especial de ciclo celular que se salta la mitosis; la célula replica su ADN una y otra vez sin tener que dividirse en dos células. Los endociclos desempeñan un papel crucial en la naturaleza, ya que generan las células de gran tamaño de los animales invertebrados y plantas, y también de algunos tejidos humanos, --como los del hígado y los músculos-- así como la mayoría de las células de los insectos, crustáceos y moluscos.

"Cuando una célula se somete a un endociclo, duplica su ADN y, por lo general, también duplica su tamaño y contenido en proteínas", explica Edgar, también profesor en el Centro de Biología Molecular y en el Centro Alemán de Investigación Oncológica en Heidelberg, "debido a esto, uno podría imaginar que la promoción de un solo endociclo extra en las células de un cultivo o en mariscos de piscifactoría podría duplicar el rendimiento agrícola de ese cultivo. Del mismo modo, la supresión del endociclo en una plaga de insectos reduciría drásticamente el crecimiento y la reproducción de la plaga".

En la investigación, Edgar y sus colegas utilizaron técnicas genéticas para estudiar un modelo de organismo - la mosca de la fruta. Los investigadores se centraron principalmente en las glándulas salivales, ya que las células de estas glándulas se endoreplican alrededor de 10 veces durante el ciclo de vida de la mosca, aumentando la cantidad de ADN -- y el tamaño correspondiente de cada célula -- más de 1.000 veces.

Los investigadores estudiaron los factores de transcripción genética y las enzimas que impulsan el endociclo y la replicación del ADN a través de una serie de pulsos de la coreografiados. Específicamente, observaron que un factor de transcripción llamado E2F se encuentra temporalmente bloqueado durante la replicación del ADN por una enzima llamada CRL4. La función de E2F se restaura después de la replicación del ADN y el ciclo se repite. "Juntos, el E2F y la CRL4 funcionan como un oscilador molecular", explica Edgar.

El equipo de investigadores también observó que la tasa de crecimiento de las células controla la tasa de acumulación del E2F y, por lo tanto, controla la rapidez con que las células se pueden replicar y volver a replicar su ADN-.

Aunque los seres humanos no tienen muchas células que lleven a cabo el endociclo, algunos ejemplos importantes que se incluyen las células trofoblásticas gigantes en la placenta, que apoyan el desarrollo fetal. Las células del músculo cardíaco también crecen por endociclo, al igual que ciertos tipos de células sanguíneas.

"En general, los productos genéticos y los principios utilizados por el oscilador del endociclo se emplean para controlar la replicación del ADN en todas las células", concluye Edgar, "debido a esto, nuestros hallazgos son potencialmente relevantes para muchas enfermedades que implican la proliferación de células anormales, como el cáncer y algunas enfermedades degenerativas".