Los resultados muestran que la proteína, una enzima llamada Aurora Quinasa, ayuda a prevenir la segregación anormal de cromosomas que pueden producirse cuando una célula se divide. Los investigadores, dirigidos por Tarun Kapoor, profesor asistente y jefe del Laboratorio de Química y Biología Celular de la Universidad Rockefeller, identificaron el papel de la proteína Aurora Quinasa al activar y desactivar la proteína en células vivas usando pequeñas moléculas orgánicas y observando como respondían.
"La activación de cinasas general no ha sido posible experimentalmente porque una vez que se desactiva una proteína, no puede volverse a activar" dice el autor principal Michael Lampson, investigador postdoctoral en el Laboratorio de Química y Biología Celular de la Universidad Rockefeller. "Estos experimentos muestran como la activación y desactivación de las funciones de las proteínas mediante genética química puede ser un valioso enfoque para entender los mecanismos celulares.
"Las proteínas Aurora Quinasa están ahora siendo validadas como objetivos para los fármacos que pueden ser utilizados para tratar el cáncer", añade Kapoor. "Nuestra meta es usar estas moléculas como medicamentos para aprender sobre los mecanismos básicos subyacentes a la división celular y también intentar comprender mejor las consecuencias de la función de bloqueo de la proteína Aurora Quinasa en las células de vertebrados".
Cuando las células se dividen, la célula padre debe replicarse y segregar, con exquisita precisión, cada uno de sus 46 cromosomas de modo que sus "hijas" hereden toda su información genética. Durante la división celular normal, cada par de cromosomas replicado se une a una estructura bipolar llamada huso miótico, compuesto por polímeros de proteína conocidos como microtúbulos. Para cada par replicado, una cromosoma hermana se une a un polo del eje y la otra hermana se une al polo opuesto. Cuando la célula se divide, los cromosomas hermanos se separan y se expulsan en direcciones opuestas de forma que cada célula hija recibe exactamente una copia de cada cromosoma replicado.
Cuando ocurren errores en este proceso, las células hijas no reciben todos sus genes, llevando a defectos de desarrollo y enfermedades como el cáncer en el organismo. Uno de esos errores se produce cuando ambos cromosomas hermanos de un par replicado atacan al mismo polo del huso miótico en la división celular. El resultado es que ambos cromosomas son expulsados en la misma célula hija, con lo que habrá una copia extra de un cromosoma en una ce las células hijas y habrá un cromosoma de menos en la otra célula hija.
Evitar la división errónea de la célula: La proteína Aurora Quinasa
Para encontrar la respuesta, los científicos usaron pequeñas moléculas orgánicas para perturbar el proceso de división celular. Estos inhibidores penetran la membrana celular y bloquean la acción de varias proteínas.
Los científicos habían descubierto que sin la Aurora Quinasa, los cromosomas se vuelven muy propensos a la unión inadecuada en la divisón celular. Pero su papel en la corrección de esasuniones erróneas de proteínas era todavía desconocido. Para entender este mecanismo, Lampson y sus colegas usaron una pequeña molécula llamada inhibidora de Aurora Quinasa (AKI-1) que fue originalmente desarrollada por la empresa farmacéutica AstraZeneca como un potencial medicamento contra el cáncer ya que como su nombre indica, inhibe la actividad de la Aurora Quinasa.
Los científicos del Instituto de Investigación de Patología Molecular de Viena habían sugerido que la actividad de la proteína Aurora Quinasa podría causar la rotura de las uniones incorrectas y formar nuevas uniones correctas. Lampson diseñó una estrategia para probar esta hipótesis incubando células con el inhibidor de Aurora Quinasa para acumular errores de unión con cromosomas unidos al mismo polo del uso bipolar. La Quinasa podía entonces reactivarlos simplemente eliminando el inhibidor. Usando un microscopio de alta resolución en tiempo real, Lampson y sus colegas activaron la proteína Aurora Quinasa y observaron los resultados.
Minutos más tarde, se produjo un resultado imprevisto.
"Una vez eliminamos el inhibidor de la proteína Aurora Quinasa, las fibras de microtúbulos se redujeron y los cromosomas se movieron directamente al extremo del uso bipolar" dice Lampson.
Según Lampson, la proteína Aurora Quinasa elimina la fibra de microtúbulos que causa el que se descomponga. Cuando se descompone, expulsa los cromosomas a los extremos, permitiendoles también unirse a un microtúbulo del polo opuesto. Una vez el cromosoma se ha unido a ambos polos, puede ser correctamente alineado.
"Es un mecanismo inesperado", dice Lampson. "Muestra cómo las proteínas Aurora Quinasaregulan los microtúbulos para corregir errores."
Además de Lampson y Kapoor, co-autores del trabajo de investigación son Kishore Renduchital en la Universidad Rockefeller y Alexey Khodjakov en el Wadsworth Center, New York State Department of Health.
Esta investigación fue apoyada por el National Institutes of Health.
Para encontrar la respuesta, los científicos usaron pequeñas moléculas orgánicas para perturbar el proceso de división celular. Estos inhibidores penetran la membrana celular y bloquean la acción de varias proteínas.
Los científicos habían descubierto que sin la Aurora Quinasa, los cromosomas se vuelven muy propensos a la unión inadecuada en la divisón celular. Pero su papel en la corrección de esasuniones erróneas de proteínas era todavía desconocido. Para entender este mecanismo, Lampson y sus colegas usaron una pequeña molécula llamada inhibidora de Aurora Quinasa (AKI-1) que fue originalmente desarrollada por la empresa farmacéutica AstraZeneca como un potencial medicamento contra el cáncer ya que como su nombre indica, inhibe la actividad de la Aurora Quinasa.
Los científicos del Instituto de Investigación de Patología Molecular de Viena habían sugerido que la actividad de la proteína Aurora Quinasa podría causar la rotura de las uniones incorrectas y formar nuevas uniones correctas. Lampson diseñó una estrategia para probar esta hipótesis incubando células con el inhibidor de Aurora Quinasa para acumular errores de unión con cromosomas unidos al mismo polo del uso bipolar. La Quinasa podía entonces reactivarlos simplemente eliminando el inhibidor. Usando un microscopio de alta resolución en tiempo real, Lampson y sus colegas activaron la proteína Aurora Quinasa y observaron los resultados.
Minutos más tarde, se produjo un resultado imprevisto.
"Una vez eliminamos el inhibidor de la proteína Aurora Quinasa, las fibras de microtúbulos se redujeron y los cromosomas se movieron directamente al extremo del uso bipolar" dice Lampson.
Según Lampson, la proteína Aurora Quinasa elimina la fibra de microtúbulos que causa el que se descomponga. Cuando se descompone, expulsa los cromosomas a los extremos, permitiendoles también unirse a un microtúbulo del polo opuesto. Una vez el cromosoma se ha unido a ambos polos, puede ser correctamente alineado.
"Es un mecanismo inesperado", dice Lampson. "Muestra cómo las proteínas Aurora Quinasaregulan los microtúbulos para corregir errores."
Además de Lampson y Kapoor, co-autores del trabajo de investigación son Kishore Renduchital en la Universidad Rockefeller y Alexey Khodjakov en el Wadsworth Center, New York State Department of Health.
Esta investigación fue apoyada por el National Institutes of Health.
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