Desvelado el mecanismo que regula el tamaño de las células en función de sus nutrientes

Las plantas y los animales alcanzan un mayor tamaño cuanto mejor alimentados están debido a que sus células crecen más si disponen de un mayor número de nutrientes. Sin embargo, los científicos no conocían el motivo. Un artículo publicado en la revista Current Biology por investigadores del Instituto de Biología Funcional y Genómica (IBFG, centro mixto del CSIC y la Universidad de Salamanca), en España, identifica un complejo mecanismo molecular por el que las células con más nutrientes tienen más tiempo para crecer antes de dividirse. Este descubrimiento tiene implicaciones en el envejecimiento y en enfermedades como el cáncer.

Los investigadores británicos Peter Fantes y Paul Nurse describieron hace 40 años que células de levadura cultivadas en un medio rico en nitrógeno eran de mayor tamaño que las mismas células cultivadas en un medio pobre. Además, observaron que las células eran más grandes porque retrasan la división celular y así disponen de más tiempo para crecer hasta que llega el momento de su división. Por lo tanto, debía existir una conexión entre el crecimiento celular y la división celular, de manera que a mayor tasa de crecimiento, más se retrasa la división, lo cual genera células más grandes.

El equipo de Sergio Moreno, director del IBFG, ha descubierto el mecanismo molecular que acopla estos dos aspectos, el crecimiento celular con la división celular, determinando así el tamaño de las células en función de su ambiente nutricional.

La clave estaba en encontrar una conexión entre TOR (Target of Rapamycin), el controlador central del crecimiento celular, y los complejos Cdk/Ciclina, que regulan la división celular. “TOR es el motor de combustión de las células, que se pone en marcha gracias a los nutrientes y, cuando hay muchos, le comunica a los complejos Cdk/Ciclina que esperen antes de iniciar la división celular”, resume Sergio Moreno en declaraciones a DiCYT.

Los científicos han descubierto que ambos se acoplan gracias a un módulo de Greatwall-Endosulfina-PP2A/B55, compuesto por una proteína quinasa (Greatwall), una proteína fosfatasa (PP2A/B55) y un potente inhibidor de PP2A/B55 (endosulfina) que solo la inhibe cuando previamente ha sido fosforilada por Greatwall. Las proteínas quinasas catalizan la adición de grupos fosfato (fosforilación) a otras proteínas diana, mientras que las proteínas fosfatasas catalizan la reacción opuesta, la eliminación de grupos fosfato (desfosforilación). Estas reacciones de fosforilación/desfosforilación modifican la actividad de las proteínas diana.

En medios ricos en nitrógeno, el controlador central del crecimiento (TOR) está muy activo e inhibe a Greatwall, por lo que la proteína fosfatasa PP2A/B55 también está muy activa al no ser inhibida por la endosulfina. Niveles elevados de PP2A/B55 contrarrestan la activación del complejo que regula la división celular y las células entran en mitosis (el proceso previo a la división celular) con un tamaño más grande.

En medios pobres, la actividad de TOR cae, facilitando la activación de Greatwall, que a su vez fosforila a la endosulfina e inhibe a PP2A/B55, lo cual permite la activación prematura del complejo que regula la división celular y la entrada en mitosis con menor tamaño.

La relación es tan compleja que su demostración a través de experimentos genéticos en cultivos de levadura ha llevado seis años de trabajo. El esfuerzo ha merecido la pena porque los resultados son muy relevantes, ya que estas rutas se conservan en las células animales.

Esto suscita un enorme interés biomédico, puesto que TOR y los complejos Cdk/Ciclina son importantes para el envejecimiento y algunas enfermedades relacionadas. Por ejemplo, el cáncer se caracteriza, precisamente, por un crecimiento y una división celular extraordinarios.

De hecho, algunos estudios indican que inhibir a TOR retrasa el envejecimiento. “Parece que sería importante que TOR estuviera muy activo en el momento del crecimiento de los seres vivos, pero que en una segunda etapa sería crucial una disminución de esta actividad para prolongar la vida”, apunta Moreno. En este sentido, ciertas investigaciones apuntan a que una disminución de calorías hace vivir más y la clave puede estar, precisamente, en un TOR menos activo.

Por otra parte, llevado al ámbito del ser humano, el hecho de que las generaciones actuales estén mejor alimentadas y alcancen una mayor estatura que hace décadas también puede estar muy relacionado con un mayor tamaño de sus células, que reciben una mayor cantidad de nutrientes. (Fuente: José Pichel Andrés/CSIC/DICYT)