Degradant proteïnes para dividir cèl·lules

Des de les bacteris als humans, totes les formes de vida estan basades en la capacitat d'una cèl·lula per dividir-se en 2 o més cèl·lules filles que a més són idèntiques. Per això, les cèl·lules han de copiar el seu material genètic (DNA) i separar-lo en dos sets idèntics, un per a cada cèl·lula filla. Immediatament després de la duplicació i abans de la seva segregació, el DNA està empaquetat en cromosomes, que consisteixen en dos brins idèntiques unides per una regió concreta anomenada centròmer. Els centròmers s'encarreguen de dirigir l'acoblament de la bastida molecular necessari perquè les cèl·lules es separin, assegurant que els cromosomes es segreguin correctament entre les cèl·lules filles. La proteïna CenH3 és un element essencial per definir la identitat i funció del centròmer en Drosophila. El grup de científics dirigits pel professor IBMB-CSIC i investigador de l'IRB Barcelona Ferran Azorín ha identificat l'instrument mitjançant el qual les cèl·lules de la mosca de la fruita regulen els nivells de CenH3, assegurant així la correcta segregació del material genètic.

CenH3 es una variant única de les histones convencionals —las proteïnes responsables d’empaquetar el DNA— que, en tots els eucariotes estudiats fins ara, es localitza exclusivament en el centròmer. "La presència de CenH3 en regions cromosòmiques diferents al centròmer és suficient per alterar el procés de segregació dels cromosomes tant en Drosophila com en llevats", explica Azorín. És sabut que en aquests organismes un dels mecanismes que regula la localització específica de CenH3 en el centròmer és la seva degradació de forma controlada. Però com funciona aquest mecanisme ha estat un misteri fins al dia d'avui. L'estudi, dirigit per Azorín i publicat online el 25 d'agost a Current Biology, mostra que CenH3 interactua específicament amb la proteïna partner of pair (Ppa), que guia a les proteïnes cap a la seva degradació. "Hem demostrat que la degradació de CenH3 és essencial per limitar la seva presència al centròmer i que aquesta degradació està mediada per la proteïna PPA, que marca CenH3 perquè sigui dirigida cap a un dels mecanismes cel·lulars de degradació, el proteosoma", explica Azorín. El proteasoma és una estructura proteica amb forma de barril que s'encarrega de destruir i de desfer-se de les proteïnes que no funcionen o que ja no són necessàries per a la cèl·lula. Quan una proteïna ha de ser eliminada necessita ser 'marcada' d'alguna manera perquè pugui ser detectada i dirigida de manera eficient al proteosoma. Ppa és part d'un 'sistema d'etiquetatge que marca a proteïnes com ara CenH3 amb una molècula anomenada ubiquitina per a la seva degradació.

"La divergència entre insectes i humans va començar fa uns 500 milions d'anys. No obstant això, la majoria dels components moleculars del centròmer han restat pràcticament inalterats en tot el regne eucariota: CenH3, per exemple, es troba en tots els centròmers eucariotes ", diu Azorín. Els errors en la segregació dels cromosomes durant la divisió cel·lular poden provocar defectes de naixement i ser origen de certes malalties tant en Drosophila com en humans. Per tant, el mal funcionament del centròmer pot portar a una inestabilitat cromosòmica i una divisió cel·lular aberrant, característiques que s'observen molt freqüentment en cèl·lules canceroses. Atès el paper clau de CenH3 en la divisió cel·lular, i les similituds a nivell estructural i funcional que trobem entre els centròmers dels organismes eucariotes, l'estudi realitzat pel grup d'Azorín sobre l'estabilitat del centròmer en Drosophila podria contribuir a la comprensió de les bases genètiques del càncer.

Article de referència:
The F-box protein partner-of-paired (Ppa) regulates stability of Drosophila centromeric histone H3, CenH3CID
Olga Moreno-Moreno, Sònia Medina-Giró, Mònica Torras-Llort and Fernando Azorín
Current Biology DOI 10.1016/j.cub.2011.07.041