Degradando proteínas para dividir células

Desde las bacterias a los humanos, todas las formas de vida están basadas en la capacidad de una célula para dividirse en 2 o más células hijas que además son idénticas. Para ello, las células han de copiar su material genético (DNA) y separarlo en dos sets idénticos, uno para cada célula hija. Inmediatamente después de la duplicación y antes de su segregación, el DNA está empaquetado en cromosomas, que consisten en dos hebras idénticas unidas por una región concreta llamada centrómero. Los centrómeros se encargan de dirigir el ensamblaje del andamiaje molecular necesario para que las células se separen, asegurando que los cromosomas se segreguen correctamente entre las células hijas. La proteína CenH3 es un elemento esencial para definir la identidad y función del centrómero en Drosophila. El grupo de científicos dirigidos por el Profesor IBMB-CSIC e investigador del IRB Barcelona Ferran Azorín ha identificado el instrumento mediante el cual las células de la mosca de la fruta regulan los niveles de CenH3 asegurando así la correcta segregación del material genético.

CenH3 es una variante única de las histonas convencionales —las proteínas responsables de empaquetar el DNA— que, en todos los eucariotas estudiados hasta la fecha, se localiza exclusivamente en el centrómero. “La presencia de CenH3 en regiones cromosómicas diferentes al centrómero es suficiente para alterar el proceso de segregación de los cromosomas tanto en Drosophila como en la levadura”, explica Azorín. Se sabe que en estos organismos uno de los mecanismos que regula la localización específica de CenH3 en el centrómero es su degradación de forma controlada. El cómo funciona este mecanismo ha sido, sin embargo, un misterio hasta día de hoy. El estudio, dirigido por Azorín y publicado online el 25 de agosto en Current Biology, muestra que CenH3 interactúa específicamente con la proteína partner of pair (Ppa), cuya función es guiar a las proteínas hacia su degradación. “Hemos demostrado que la degradación de CenH3 es esencial para limitar su presencia al centrómero y que esta degradación está mediada por la proteína Ppa, que marca a CenH3 para que sea dirigida hacia uno de los mecanismos celulares de degradación, el proteosoma”, explica Azorín. El proteasoma es una estructura proteíca con forma de tonel que se encarga de destruir y de deshacerse de las proteínas que no funcionan o que ya no son necesarias para la célula. Cuando una proteína tiene que ser eliminada necesita ser ‘marcada’ de alguna manera para que pueda ser detectada y dirigida de manera eficiente al proteosoma. Ppa es parte de un ‘sistema de etiquetado’ que marca para su degradación a proteínas tales como CenH3 con una molécula llamada ubiquitina.

“La divergencia entre insectos y humanos comenzó hace unos 500 millones de años. Sin embargo, la mayoría de los componentes moleculares del centrómero han permanecido prácticamente inalterados en todo el reino eucariota: CenH3, por ejemplo, se encuentra en todos los centrómeros eucariotas”, dice Azorín. Los errores en la segregación de los cromosomas durante la división celular pueden provocar defectos de nacimiento y ser origen de ciertas enfermedades tanto en Drosophila como en humanos. Por lo tanto, el malfuncionamiento del centrómero puede llevar a una inestabilidad cromosómica y una división celular aberrante, características que se observan muy frecuentemente en células cancerosas. Dado el papel clave de CenH3 en la división celular, y las similitudes a nivel estructural y funcional que encontramos entre los centrómeros de los organismos eucariotas, el estudio realizado por el grupo de Azorín sobre la estabilidad del centrómero en Drosophila podría contribuir a la comprensión de las bases genéticas del cáncer.

Artículo de referencia:
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