¿Qué nos hace envejecer?

Los biólogos saben que un reloj celular compuesto de estructuras en el extremo del cromosoma conocidas como telómeros registran la cantidad de "vida" que una célula ha gastado. Hasta ahora, los investigadores aún no han definido cómo las señales de tic-tac del reloj anuncian la muerte celular.

En un estudio publicado en la edición del 3 de octubre 2010 en la revista Nature Structural and Molecular Biology, un equipo dirigido por Jan Karlseder, Ph.D., del Instituto Salk para Estudios Biológicos informa que a medida que las células experimentan la cuenta regresiva hacia la senescencia y los telómeros se desgastan, sus ADNs experimentan grandes cambios en la forma en que son envasados. Estos cambios probablemente desencadenan lo que llamamos "envejecimiento".

"Antes de este estudio, sabíamos que los telómeros se hacen más y más cortos en la medida que una célula se divide, y que cuando alcanzan una longitud crítica, las células dejan de dividirse o mueren", dijo Karlseder, profesor asociado del Laboratorio de Biología Molecular y Celular. "Algo debe de traducir la señal local en el extremo del cromosoma en una gran señal que debe ser sentida en todo el núcleo. Pero había un gran vacío en el medio".

Cada vez que una célula se divide, las capas protectoras en la punta de los cromosomas (los puntos rojos y verdes) erosionan un poco más. Como los telómeros se desgastan, sus ADNs experimentan grandes cambios en la forma en que éstos son envasados. Estos cambios probablemente desencadenan lo que llamamos "envejecimiento". (Crédito: Imagen cortesía del Dr. Jan Karlseder, del Instituto Salk para Estudios Biológicos).Karlseder y el becario postdoctoral Roddy O'Sullivan, Ph.D., comenzaron a cerrar la brecha mediante la comparación de los niveles de proteínas llamadas histonas en células jóvenes -células que se dividen 30 veces- con células de "fines de mediana edad", que ya se habían dividido 75 veces y se encontraban en camino a la senescencia, que se produce en 85 divisiones. Las histonas unen filamentos lineales de ADN y los comprimen en complejos nucleares, denominados colectivamente como cromatina.

Karlseder y O'Sullivan y encontraron que las células envejecidas simplemente elaboraban menos proteínas histonas que las células jóvenes. "Nos sorprendió encontrar que los niveles de histona disminuyeron a medida que las células avanzaban en edad", dijo O'Sullivan, autor principal del estudio. "Estas proteínas son necesarias en todo el genoma, por lo que cualquier evento que interrumpa esta cadena de producción afecta a la estabilidad de todo el genoma".

Posteriormente, el equipo llevó a cabo exhaustivas comparaciones en lapsos de tiempo de las histonas en las células jóvenes frente a las de las células más viejas y confirmaron que las marcadas diferencias en abundancia y variedad de las histonas eran evidentes a cada paso de las células a través de la división celular.

O'Sullivan llama el patrón de las histonas que aparecen en las células jóvenes "cromatinas felices y saludables." Por el contrario, dice, las células viejas parecen sufrir de estrés, ya que al duplicar sus cromosomas en preparación para la división celular tienen dificultades para la restauración de un "saludable" patrón de cromatina al completar una división.

La histona empaca los largos filamentos del ADN en un estado compacto. Cuando un gen se expresa, la doble cadena de ADN se desata por el desprendimiento de las histonas, dando lugar a la lectura de la información genética y la generación de proteínas.Las comparaciones de los patrones de las histonas en las células tomadas de seres humanos -uno de 9 frente a uno de 92 años de edad- reflejaron dramáticamente las tendencias de las histonas vistas en líneas celulares. "Estos experimentos sugieren que lo que observamos en las células cultivadas en laboratorio realmente ocurre y es pertinente para el envejecimiento de una población", dice Karlseder.

El inicio de las enfermedades asociadas con el envejecimiento, tales como el cáncer, se atribuye principalmente al ADN, o a daños genéticos. Pero este estudio sugiere que el envejecimiento en sí es infinitamente complejo: el acortamiento de los telómeros acelera el envejecimiento progresivo de los cromosomas cambiando la manera de entrelazar los genes con las histonas, y esto es lo que se llama cambio epigenético. Cómo el ADN interactúa con las histonas tiene un impacto enorme sobre si los genes se expresan, de ahí el intenso interés en la relación actual del panorama epigenómico y los estados de enfermedad.

Experimentos de rescate en el que el equipo restauró cosméticamente células envejecidas confirmaron que las señales emitidas por los telómeros erosionandos promovieron cambios epigenéticos. Cuando las células envejecidas fueron diseñadas para expresar la telomerasa, la enzima que restaura y extiende los telómeros cortos, esas células rejuvenecidas mostraron niveles de histona que recuerdan a "la cromatina feliz y saludable", un retorno parcial a un perfil joven de la cromatina.

Para aquellos que planean utilizar sus ahorros en alargar sus telómeros, tengan cuidado. "La otra cara de alargar los telómeros es que éstos permiten a las células crecer durante períodos mucho más largos y pueden generar las llamadas 'células inmortales', dice Karlseder. "Eso te lleva un paso más hacia el desarrollo del cáncer célular".

Hasta ahora, el laboratorio de Karlseder se ha centrado principalmente en las interacciones entre los telómeros y los mecanismos de reparación del ADN. Los resultados de esta investigación ahora les empuja hacia el campo de la epigenética. "Vamos a continuar examinando los cambios epigenéticos en las células a diferentes edades", dice Karlseder. "Ahora queremos determinar si los cambios de las histonas siguen un proceso lineal o si entran en juego cuando envejecemos".

fuente:losarchivosdelatierra.com

imágen:mundocuriosidad.com