Yuval Garini, de la Universidad de Bar-Ilan ha señalado cómo la proteína Lamina A asegura la estabilidad del nucleo celular y la codificación genética.
Las células humanas tienen 46 cromosomas que determinan lo que somos – una fábrica para la replicación y la reproducción que forma nuestro cuerpo, rasgos y envejecimiento. Dentro de esta celda de 10 micrómetros se encuentra una mezcla de 46 segmentos de espirales de ADN que se extendería a lo largo de tres metros si se encadenan juntos.
«Sólo para entender las proporciones, es como tomar un plato de espaguetis y convertirlo en una larga cadena de unos 10 kilómetros de largo,» dice el profesor Yuval Garini del Departamento de Física de la Universidad Bar-Ilan y director de su Instituto de Nanotecnología y Materiales Avanzados.
«Los cromosomas en el núcleo se encuentran dentro de un fluido, si no hay un mecanismo que mantenga el orden, la célula morirá y no será capaz de completar la etapa de división».
Cuando se trata de la mezcla aleatoria de cromosomas, cada proceso genético consiste en una especie de milagro que nos permite pasar nuestro código genético y producir proteínas y células.
Garini se enfoca en lo que hace al orden y la estabilidad de la maraña; según publicó recientemente en un artículo en Nature Communications sobre el tema. Fueron necesarios cinco años de investigación, con la ayuda de los estudiantes Irena Bronshtein y Eldad Kepten, en colaboración con el Prof. Yaron Shav-Tal del Departamento de Ciencias Exactas de Bar-Ilan.
«Estamos presentando una solución significativa, lógica, sencilla a la cuestión de la estabilidad del sistema cromosómico», dice Garini. «En pequeños sistemas biológicos, a nivel de una sola célula, no hay cerebro, no hay sensores, no hay ningún ser inteligente que vea o dirija cada jugador separadamente.»
Según la investigación de Garini, los «brazos» que conectan las partes de los cromosomas en la célula son básicamente proteínas conocidas como Lamina A.
En los últimos años, una conexión directa se encontró entre la Lamina A y varias enfermedades, entre ellas la distrofia muscular, enfermedades ligadas al sistema nervioso periférico y enfermedades que causan el envejecimiento acelerado. El más famoso es el síndrome de progeria Hutchinson-Gilford, que provoca un envejecimiento rápido en los niños y es inducido por una mutación de la Lamina A.
La lista también incluye la distrofia muscular y la miocardiopatía dilatada, lo que hace que el corazón para amplie y restrinja su capacidad para suministrar a los órganos de sangre.
«Las razones exactas que atan a las proteínas Lamina A a estas enfermedades todavía no se conocen completamente,» dice Garini. «Están casi seguro ligadas a una distorsión en la estructura de la proteína que impide el funcionamiento normal, así como las interrupciones en la organización del ADN en el núcleo y la forma en que afecta a la creación de otras proteínas.»
Mientras que la ciencia ya
asigna un papel a las proteínas Lamina A en la estabilización del sistema genético de una célula, algunos científicos estaban convencidos de que Lamina A sólo se encontraba en la pared interna de los núcleos, atada a los extremos de la maraña de las espirales.
«Nosotros no empezamos a trabajar en el vacío», dice. «La Lamina A es bien conocida y se sabía que se alinea a las paredes internas del núcleo. Pero creíamos que esto no era suficiente para explicar el orden existente en el núcleo».
En su investigación, Garini y sus colegas mostraron que la Lamina A se encuentra no sólo en las paredes, sino también en el núcleo. Y conecta los cromosomas, convirtiéndolos en una red estable. Para ello, los científicos tuvieron que tomar medidas especiales en las células vivas.
De acuerdo con la investigación, la conexión física a través de la proteína se lleva a cabo en muchos puntos en el núcleo – tanto en las extremidades (telómeros) de los cromosomas como en otras partes de los cromosomas. Estudios anteriores demostraron que dos proteínas Lamina A están atadas por la cola y crear una estructura de dos brazos, en forma de T, de modo que cada uno puede enviar un brazo a otro cromosoma y conectarse con él.
El resultado es una serie de uniones conectivas que generan una red estable y consolidado, necesaria para la codificación y la replicación genética.
Para entender el papel decisivo de la Lamina en la creación del orden, los investigadores utilizaron el proceso de eliminación. Ellos interrumpieron la actividad de Lamina A en algunos grupos de células, evitando que haga su trabajo. Las diferencias con respecto a la normal de las células fueron dramáticas. Los cromosomas comenzaron a moverse al azar, más rápido y a través de un área más grande.
Es difícil imaginar un resultado deseable que emerge de esta actividad caótica. El descubrimiento asigna a la proteína un papel más central del que se pensaba. Garini pinta la imagen de una manera interesante.
«Yo comparo esto a una discoteca. Piense en un grupo de jóvenes desahogarse al trance de la música, y cada vez dirigiéndose a una parte diferente de la pista de baile. Pero cuando la gente es más disciplinada o se conocen entre sí y no se han visto en dos años entran en la pista de baile, están más cerca; se encuentran y se dan la mano «, dice. «Ahora imagina que cada uno de ellos tiene más de dos brazos y le da la mano a más de una persona a la vez. Un tipo de red se crea y se mueve, pero es relativamente estática. Esta descripción es una alegoría, pero no es muy diferente de lo que sucede en un núcleo en una situación saludable», explicó el científico.