Cuando hablamos de memoria en biología, tendemos a centrarnos en el cerebro y el almacenamiento de información en las neuronas. Pero muchos otros recuerdos persisten en nuestras células. Las células recuerdan su historia de desarrollo, si han estado expuestas a patógenos, etc. Y eso plantea una pregunta que ha sido difícil de responder: ¿Cómo algo tan fundamental como una célula retiene información a través de múltiples divisiones?

No hay una respuesta única y en muchos casos los detalles son muy difíciles de aclarar. Pero ahora los científicos han desarrollado detalladamente un sistema de memoria. Las células son capaces de recordar momentos en que sus padres tuvieron problemas para dividirse, un problema a menudo asociado con daños en el ADN y cáncer. Y si los problemas son bastante graves, las dos células resultantes de una división dejarán de dividirse.

Establecer un temporizador

En los organismos multicelulares, la división celular está regulada con mucho cuidado. La división incontrolada es el sello distintivo de los cánceres. Pero los problemas con los diferentes segmentos en división (cosas como copiar el ADN, reparar cualquier daño, asegurarse de que cada célula hija reciba la cantidad correcta de cromosomas) pueden provocar mutaciones. Entonces, el proceso de división celular incluye muchos puntos de control donde la célula se asegura de que todo haya funcionado correctamente.

Pero si una celda pasa todos los puntos de control, probablemente todo esté bien, ¿verdad? Resulta que no del todo.

La mitosis es la parte de la división celular donde los cromosomas duplicados se separan en cada célula hija. Pasar mucho tiempo en mitosis puede significar que los cromosomas han sufrido daños, lo que podría causar problemas en el futuro. E investigaciones anteriores han demostrado que algunas células derivadas de la retina se registrarán cuando la mitosis tarde demasiado y las células hijas dejen de dividirse.

El nuevo trabajo, realizado por un equipo de investigadores de Okinawa, Japón y San Diego, comenzó mostrando que este comportamiento no se limitaba a las células de la retina: parece ser una respuesta general a la mitosis lenta. Experimentos cuidadosos de sincronización mostraron que cuanto más tiempo pasaban las células intentando pasar por la mitosis, más probabilidades había de que las células hijas dejaran de dividirse. Los investigadores llaman a este sistema un «temporizador mitótico».

Entonces, ¿cómo hace funcionar una célula un cronómetro? No es que pueda pedirle a Siri que configure un temporizador: se limita en gran medida a trabajar con ácidos nucleicos y proteínas.

Resulta que, como ocurre con muchas cosas relacionadas con la división celular, la respuesta se reduce a una proteína llamada p53. Es una proteína esencial para muchas vías que detectan daños en las células y evitan que se dividan si hay problemas. (Quizás recuerde esto de nuestra reciente cobertura sobre el desarrollo de células madre de elefante).

Un cronómetro hecho de proteínas

Los investigadores descubrieron que durante la mitosis, p53 comenzó a aparecer en un complejo con otras dos proteínas (la proteasa 28 específica de ubiquitina y la proteína 1 de unión a p53, de nombre creativo). Si se hacían mutaciones en alguna de las proteínas que bloqueaban la formación de este complejo, el cronómetro mitótico se detenía. Este complejo de tres proteínas solo comenzaba a alcanzar niveles significativos si la mitosis tardaba más de lo habitual, y permanecía estable una vez formado para poder transmitirse a las células hijas una vez completada la división celular.

Entonces, ¿por qué este complejo sólo se forma cuando la mitosis dura más de lo habitual? La clave resultó ser una proteína llamada quinasa, que une un fosfato a otras proteínas. Los investigadores observaron sustancias químicas que inhiben quinasas específicas activas durante la mitosis y la reparación del ADN, y encontraron una específica que era necesaria para el temporizador mitótico. En ausencia de esta quinasa (PLK1, para los curiosos), no se forma el complejo triproteico.

Entonces, los investigadores creen que el reloj se ve así: durante la mitosis, la quinasa une lentamente un fosfato a una de las proteínas, permitiéndole formar el complejo triproteico. Si la mitosis ocurre lo suficientemente rápido, los niveles de este complejo no aumentan mucho y no tienen ningún efecto en la célula. Pero si la mitosis avanza más lentamente, el complejo comienza a desarrollarse y es lo suficientemente estable como para seguir presente en ambas células hijas. La existencia del complejo ayuda a estabilizar la proteína p53, lo que le permite detener futuras divisiones celulares una vez que esté presente en niveles suficientemente altos.

De acuerdo con esta idea, las tres proteínas del complejo son supresores de tumores, lo que significa que sus mutaciones aumentan la probabilidad de formación de tumores. Los investigadores confirmaron que el temporizador mitótico frecuentemente fallaba en muestras de tumores.

Así es como las células individuales logran almacenar uno de sus recuerdos: el de los problemas de división celular. El temporizador mitótico, sin embargo, es sólo un sistema de almacenamiento de memoria, con sistemas completamente separados que gestionan diferentes recuerdos. Y, al mismo tiempo, una gran cantidad de otras vías también impulsan la actividad de p53. Entonces, aunque el temporizador mitótico puede manejar eficazmente un tipo específico de problema, está integrado con muchos sistemas adicionales y complejos que operan dentro de la célula.

Ciencias, 2024. DOI: 10.1126/ciencia.add9528 (Acerca de los DOI).