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Noviembre 29, 2005

Identifican gen responsable de la regeneración en gusanos

Escrito en: Genética

Investigadores de la Universidad de Utah han descubierto que cuando se silencia un gen llamado smedwi-2 en las células madre adultas de las planarias, este gusano de 6 milímetros es incapaz de llevar a cabo el proceso biológico que ha desconcertado a los científicos desde hace siglos: la regeneración.

PlanariaEl estudio, publicado en la edición de Science del 25 de noviembre, fue encabezado por Alejandro Sánchez Alvarado (doctor e investigador del Instituto Médico Howard Hughes y profesor de neurobiología y anatomía en la Escuela de Medicina de la Universidad de Utah) y por los miembros de su laboratorio, en particular por Helen Hay (miembro post-doctorado de la Fundación Whitney) y por Peter W. Reddien (en la actualidad miembro asociado del Instituto Whitehead para Investigación Biomédica).

La eliminación del gen smedwi-2, no solo conduce a la inhabilitación para procesar una respuesta regenerativa tras una amputación, sino que finalmente también lleva al fallecimiento de los animales que no han sufrido amputaciones, a causa de una serie de eventos reproducibles, por ejemplo: regresión de la punta de la cabeza, torsión del cuerpo y desintegración de los tejidos.


Estos defectos son muy similares a los que se observan después de que se destruyan las células madre de las planarias tras aplicárseles dosis letales de radiación. La diferencia, sin embargo, es que los defectos observados en los animales en los que se ha eliminado el smedwi-2 ocurren aún cuando las células madre sigan presentes en el organismo.

Estos hallazgos sugieren algo sorprendente: las instrucciones que las hijas de las células madre necesitan para diferenciarse a la hora de la regeneración, o para realizar el mantenimiento de las estructuras de tejido comienzan a definirse en el momento en que se produce la división de sus células madre progenitoras. “Una vez que se elimina el smedwi-2, el animal está destinado a morir, ya que las funciones de las células hijas se ven severamente comprometidas”, comentó Sánchez Alvarado.

El estudio continúa con un trabajo de referencia publicado por él mismo y Reddien la pasada primavera en Developmental Cell , en el cual empleando un método de silenciamiento de genes llamado interferencia de ARN (RNAi), los investigadores inhibieron más de 1.000 genes en planarias, algunos de los cuales fueron identificados como esenciales en el proceso de la regeneración. El estudio publicado en Science se centra en uno de aquellos genes, el smedwi-2, y aporta un nuevo nivel de detalle genético al entendimiento del proceso de la regeneración en planarias.

Las planarias han fascinado a los biólogos desde hace mucho tiempo por su habilidad para regenerarse. Un gusano divido en dos, daba lugar a dos nuevos especimenes; incluso una parte fraccional de una planaria crece hasta formar un nuevo gusano. Los científicos saben que las células madre de las planarias, llamadas neoblastos, juegan un papel central en la regeneración, pero hasta ahora no han podido empezar a comprender su funcionamiento exacto.

Cuando una célula madre animal se divide, da lugar a dos células hijas: una que es otra célula madre y una segunda que se puede diferenciar en una célula que forme parte de huesos, tejidos, u otras partes del organismo. Este segundo tipo de células son esenciales en la regeneración y en el mantenimiento de la forma y función de los tejidos, mediante el reemplazo de las células que mueren; proceso este conocido como homeostasis. Al eliminar el smedwi-2, los investigadores han dejado al descubierto el papel de esta proteína, que regula la diferenciación normal y las funciones de las células hijas.

Los investigadores habían postulado tres teorías por las cuales los gusanos no podían regenerarse o realizar el mantenimiento celular, una vez que el smedwi-2 se silenciaba:

• Las células madre no responden al daño de tejidos o a las señales de la homeostasis.
• La división de la progenie de las células madre falla a la hora de emigrar a los tejidos apropiados.
• Las células hijas no saben como diferenciarse.

El equipo descubrió que las células madre actuaban correctamente a la hora de responder con ímpetu a la amputación, ya que incrementaban significativamente su proliferación y se dirigían a los tejidos que experimentaban la homeostasis. Pero los investigadores descubrieron también que una vez que las células hijas alcanzaban sus tejidos objetivos, eran incapaces de diferenciarse de forma correcta.

“La molécula smedwi-2 hace algo en las fases tempranas de la especificación de la progenie de las células madre, que modula su habilidad para diferenciarse en los tipos correctos de célula”, dijo Sánchez Alvarado.

Descubrir el modo en que esta molécula regula las células madre es uno de los siguientes pasos que Alvarado y Reddien tratan de resolver. La respuesta podría tener grandes implicaciones, ya que se han encontrado genes similares al smedwi-2 en plantas, animales y seres humanos.

Fuente: Astroseti


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