Seminario 4 Español

Desde las primeras divisiones celulares después de la fertilización a las divisiones aberrantes que se producen en los cánceres, los biólogos se han interesado durante mucho tiempo en el ciclo de vida de la célula. La vida de una célula que se divide se ha dividido en etapas conocidas colectivamente como el ciclo celular. Si bien el estudio del desarrollo temprano en los invertebrados marinos en la década de 1980, Joan Ruderman y Tim Hunt descubrieron las ciclinas, que son importantes reguladores del ciclo celular

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La cuestión de cómo un organismo se desarrolla a partir de un huevo fertilizado continúa impulsando un amplio cuerpo de investigación científica. Considerando que dicha investigación fue clásicamente la preocupación de embriólogos, la evolución del concepto de gen expresión en la década de 1980 trajo nuevos enfoques para responder a esta pregunta. Uno de ellos era examinar el patrón de la expresión génica tanto en el ovocito y el óvulo recién fecundado. Ruderman y Hunt fueron de los biólogos que tomaron este enfoque para el estudio de principios desarrollo.

Los biólogos habían caracterizado el desarrollo temprano de un número de sistemas de invertebrados marinos. Durante las primeras etapas de desarrollo, las células embrionarias crecen de forma sincrónica, lo que permite a toda una población de las células ser estudiadas en la misma fase del ciclo celular. Los investigadores habían establecido que una gran parte de la mRNA en el ovocito no fertilizado no se traduce. Sobre fertilización, estos ARNm maternas se traducen rápidamente. Estudios previos habían demostrado que los huevos fertilizados cuando son tratados con fármacos que inhiben la síntesis de proteínas, células di- visión no podría tener lugar. Esto sugiere que se requiere la descarga inicial de la síntesis de proteínas a partir del ARNm materna en las primeras etapas del desarrollo. Ruderman y Hunt, mientras que la enseñanza de un curso de fisiología en el lab de Biológia marina , comenzó una serie de experimentos designados para descubrir los genes que se expresan en esta señal, así como el mecanismo por el que esta ráfaga de la síntesis de proteína se controló.

El Experimento

En un proyecto de colaboración, Ruderman y Hunt miraron regulación de la expresión génica en el huevo fertilizado de la solidissima Spisula almeja. Considerando que se sabía que la síntesis de proteínas en general se incrementó rápidamente después de la fertilización, querían averiguar si las proteínas ex- presionado en la etapa más temprana del desarrollo, la célula de dos embrión, eran diferentes de los expresados en el un- óvulo fecundado. Cuando cualquiera de los ovocitos o almeja de dos células em- bryos se tratan con aminoácidos marcados radiactivamente, la célula ocupa los aminoácidos, que son posteriormente incorporados a las proteínas recién sintetizadas. Usando esta tecnica Ruderman y Hunt monitorearon el patrón de la síntesis de proteínas mediante la ruptura abierta las células, la separación de la proteínas usando electroforesis en gel de SDS-poliacrilamida (SDS-PAGE), a continuación, visualizaron el marcado radiactivamente proteínas por autorradiografía. Cuando compararon el patrón de la síntesis de proteínas en el ovocito con el embrión de dos células, vieron que tres proteínas diferentes que no eeran expresados o bien eran expresados en un muy de bajo nivel en los ovocitos fueron altamente expresado en el embrion. En un estudio posterior, Ruderman examinó el patrón de la expresión en los ovocitos de la estrella de mar Asterias forbesi a medida que maduran. Ella observó de nuevo la incrementación de la expresión de tres proteínas de tamaño similar a los que el y Hunt había visto en los embriones de almeja de surf.

Poco después, en un tercer estudio, Hunt examinó los cambios en la expresión de la proteína durante la maduración y la fecundación de los ovocitos de erizo de mar. Esta vez se lleva a cabo el experimento de una manera ligeramente diferente. En lugar de tratar los ovocitos y embriones con marcado radiactivo de aminoácidos para un período de tiempo establecido, marcaron las células por más de 2 horas, removiendo las muestras para análisis a intervalos de 10 minutos. Ahora, él podría controlar los cambios en la expresión de la proteína a través de la temprana etapas de desarrollo. Como se ha mostrado en otros organismos, el patrón de síntesis de proteína se altera cuando el ovocito de erizo de mar es fecundado. Tres proteínas-representadas por tres destacadas bandas en un autoradiografia -se expresaron en los embriones, pero no en el ovocitos. Curiosamente, la intensidad de una de estas bandas cambian con el tiempo; la banda fue intensa en los primeros momentos, entonces apenas visible en el minuto 85. Se aumentó en intensidad de nuevo entre 95 y 105 minutos. La intensidad de la banda, que representa la cantidad de la proteína en la célula, parecía ser oscilante en el tiempo. Esto sugiere que la proteína es rápidamente degradada y entonces sintetizada de nuevo.

Debido a que el marco de tiempo del experimento coincidió con divisiones de células embrionarias tempranas, Hunt próximo preguntó si la síntesis y la destrucción de la proteína se relacionan con la progresión del ciclo celular. Examinó una porción de células de cada punto de tiempo en virtud de un microscopio, contando el número de células que se dividen en cada momento en el que se han tomado muestras para el análisis de proteínas. Hunt luego correlacionó la cantidad de la proteína presente en la célula con la proporción de células que se dividen en cada momento punto. Se dio cuenta de que el nivel de expresión de una de las proteínas fue mayor antes de dividirse la célula y más baja en la división celular (véase la Figura 13.1), lo que sugiere una correlación con la etapa del ciclo celular. Cuando el mismo experimento se realizó en la almeja, Hunt vio que dos de las proteínas que él y Ruderman había descrito previamente mostraron el mismo patrón de síntesis y destrucción. Hunt llamó a estas proteínas ciclinas para reflejar su cambio de expresión en todo el ciclo celular.

Discusión

El descubrimiento de las ciclinas anunciaba una explosión de investigación en el ciclo celular. Ahora se sabe que estas proteínas regulan el ciclo celular mediante la asociación con la ciclina- dependientes de quinasas, que, a su vez, regulan las actividades de una variedad de factores de transcripción que la progresión directa a través del ciclo celular. Al igual que con tantos reguladores clave de la las funciones celulares, pronto fue demostrado que las ciclinas descubiertas en erizos de mar y almejas blancas se conservan en eucariotas de la levadura hasta el hombre. Desde la identificación de los las primero ciclinas, los científicos han identificado al menos 15 ciclinas que regulan todas las fases del ciclo celularademás del interés de la investigación básica en estas proteínas, el papel central de las ciclinas en la división celular los ha convertido en un punto focal en la investigación del cáncer. Las ciclinas están involucrados en la regulación de varios genes que se sabe que juegan un papel destacado en el desarrollo del tumor. Los científicos tienen muestra que al menos uno de ciclina, ciclina D1, se sobreexpresa en un número de tumores. El papel de estas proteínas en tanto la división celular normal y aberrante sigue siendo una activa e interesante área de investigación en la actualidad.

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