TELÓMEROS: nuestra portada es la VENTANA al NOBEL

Telómeros: función y síntesis

Diariomedico.com
ESPAÑA
VINCULADOS AL CÁNCER Y AL ENVEJECIMIENTO
Los telómeros entran en la historia del Nobel

Los estudios sobre la protección que los telómeros confieren a los cromosomas han merecido el Nobel de Medicina 2009. Carol Greider, Jack Szostak y Elizabeth Blackburn han sido galardonados por investigaciones que, en España, están íntimamente ligadas a María Blasco, del CNIO. Cáncer, envejecimiento y patologías dermatológicas y respiratorias heredadas pueden beneficiarse del estudio de los telómeros y la enzima telomerasa.

Redacción - Martes, 6 de Octubre de 2009 - Actualizado a las 00:00h.

llave conceptual:
1. Las células cancerígenas pueden dividirse infinitamente y preservar sus telómeros, escapando al proceso de senescencia celular

Tres nombres, Carol Greider, Jack W. Szostak y Elizabeth Blackburn, comparten el premio Nobel de Medicina 2009, tal y como sucedió el año pasado con Luc Montagnier, Françoise Barré-Sinoussi y Harald zur Hausen. El hallazgo de cómo los cromosomas se copian por completo durante la división celular, y cómo son protegidos ante la degradación genética, toma así el relevo al descubrimiento de los virus de la inmunodeficiencia humana y del papiloma humano.

El Instituto Karolinska, de Suecia, señala que el hallazgo resolvió un problema básico en el campo de la biología. Hasta el hallazgo de Greider, Blackburn y Szostak (de las universidades Johns Hopkins y California y el Instituto Howard Hughes, respectivamente), mucho se había especulado con que el acortamiento de los telómeros estaba involucrado en el envejecimiento.

El proceso es mucho más complejo de lo que se pensaba, pero los telómeros se han convertido en uno de los factores clave: la solución se encuentra en esos segmentos situados en el extremo de los cromosomas, y en la enzima que los forma, la telomerasa.

La institución que otorga los Nobel considera que el trabajo de los premiados "añade una nueva dimensión a nuestra comprensión de la célula, arroja luz sobre los mecanismos de la enfermedad y estimula el desarrollo de tratamientos potenciales".

Telómeros y oncología
Se trata de un hallazgo básico, pero con vinculaciones clínicas, ya que no son pocas las enfermedades hereditarias causadas por defectos en la telomerasa: varias formas de anemia y patologías dermatológicas y pulmonares tienen su inicio en alteraciones en esta enzima.

Pero, posiblemente, sea la oncología el área que más puede beneficiarse del estudio de los telómeros, tal y como está demostrando en España María Blasco, del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO).

La mayoría de las células no se divide con excesiva frecuencia. Así, sus cromosomas no están sometidos a riesgo de acortamiento de sus telómeros, lo que a su vez se traduce en que no es necesaria una elevada actividad de la telomerasa. Por el contrario, las células cancerígenas sí tienen la habilidad de dividirse infinitamente y conservar sus telómeros, escapando del proceso de senescencia celular.

Aunque no se ha confirmado el motivo por el que esto sucede, una posible respuesta es que presentan una actividad aumentada de la telomerasa.

Por tanto, se ha apuntado que una posible terapia oncológica podría consistir en erradicar la citada enzima. Es una vía que se está investigando y existen ensayos clínicos de vacunas dirigidas a acabar con células que presenten una actividad alta de la telomerasa.

La comunidad científica lleva muchas décadas fijándose en las estructuras que forman el final de los cromosomas. En los años 30 del siglo pasado, Herrmann Muller (que recibió el premio Nobel de Medicina en 1946) y Barbara McClintock (merecedora del galardón en 1986) ya observaron que estas estructuras, a las que llamaron telómeros, hacían que los cromosomas no se unieran unos con otros. Sus sospechas iban encaminadas hacia un papel preventivo de los telómeros, pero no fueron, por entonces, capaces de explicar cómo se producía este efecto.

Copiar el final de la cadena
El siguiente paso en la historia de los telómeros se da en la década de los 50. Cuando se empezó a comprender cómo se copiaban los genes, los científicos se preguntaron cómo se producía la duplicación cromosómica en este proceso. Cuando una célula se divide, las moléculas de ADN, que contienen cuatro bases, son copiadas por las enzimas de la ADN polimerasa. Pero por cada una de las dos cadenas de ADN aparece un problema: el final de la cadena no se puede copiar.

Por ello, los cromosomas deberían recortarse cada vez que una célula se divide, algo que no sucede en muchos casos. En hallar la solución a este problema reside el mérito de los premiados.

Blackburn comenzó su carrera estudiando el organismo unicelular ciliado Tetrahymena. Identificó una secuencia genética que se repetía una y otra vez al final de los cromosomas. Pero la función de CCCCAA era un misterio. En estudios paralelos, Szostac observó que una molécula de ADN, un tipo de minicromosoma, se degrada cuando es introducido en células de levadura.

Blackburn presentó sus resultados en 1980, lo que atrajo el interés de Szostac. Ambos llevaron a cabo un trabajo en el que aislaron la secuencia CCCCAA de Tetrahymena, la unieron con los minicromosomas y la devolvieron a las células de la levadura.

Los resultados, que se publicaron en 1982, fueron sorprendentes: la secuencia de ADN telomerasa protegía a los minicromosomas de la degradación.

Por entonces, Gredier aún era una estudiante. Junto a Blackburn, su profesora, investigó si la formación del ADN del telómero podría deberse a la intervención de una enzima desconocida. En 1984 descubrió señales de actividad enzimática celular: la enzima telomerasa recibió su nombre 25 años antes de recibir el Nobel.

Desde entonces, los estudios en torno a los telómeros y a la telomerasa han progresado mucho. El acortamiento de los telómeros se ha relacionado con el envejecimiento, aunque parece que los extremos cromosómicos son sólo un factor de muchos implicados.

La relación de las células cancerígenas con la senescencia celular es otro de los ámbitos en boga, ya que un incremento de la actividad telomérica podría explicar por qué estas células evaden dicho proceso. Junto a cáncer y envejecimiento, el estudio de patologías como anemia aplásica congénita, completan el universo investigador en torno a los telómeros.


Ganaron los Lasker de 2006
Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider y Jack W. Szostak recibieron en 2006 el premio de investigación básica de la Fundación Lasker, considerados la antesala de los Nobel (ver DM del 19-VI-06). Los tres investigadores, junto con las aportaciones realizadas por otro premiado de esa edición, Joseph Gall, de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, que recibió una mención especial por su labor investigadora, identificaron y purificaron la telomerasa en las células humanas, asentando las bases para posteriores descubrimientos sobre la enzima y su papel en el cáncer y el envejecimiento.

Elizabeth H. Blackburn
Tiene doble nacionalidad: estadounidense y australiana. Nació en 1948 en Tasmania (Australia) y, tras graduarse en la Universidad de Melbourne, se doctoró en Cambridge (Reino Unido) en 1975. Realizó su investigación posdoctoral en la Universidad de Yale (Estados Unidos). Desde 1990 es docente en la Universidad de California donde en la sede de San Francisco enseña Biología y Fisiología.

Gracias a sus trabajos se desveló la naturaleza molecular de los telómeros y de la enzima telomerasa. Fue elegida presidenta de la Sociedad Americana de Biología Celular en 1998 y pertenece a la Sociedad Americana de Microbiología y a la Real Sociedad de Londres. Antes de recibir el Nobel, su trabajo sobre los telómeros fue reconocido con el premio Albert Lasker de Investigación Médica en 2006.

Carol W. Greider
Nació en 1961 en San Diego (Estados Unidos). Estudió en las universidades californianas de Santa Bárbara y Berkeley, donde se doctoró en 1987 con una tesis dirigida por Elizabeth Blackburn, con la que compartió, junto a Szostak, el premio Lasker de Investigación Médica en 2006. Realizó investigaciones posdoctorales en el laboratorio de Cold Spring Harbor y fue nombrada profesora de Biología Molecular y Genética en la Johns Hopkins en 1997.

Con el objetivo de progresar en los conocimientos bioquímicos de la telomerasa, estudia los mecanismos de la apoptosis en células germinales de ratones modificados genéticamente para expresar el ARN de la enzima telomerasa. A corto plazo, su objetivo es saber cómo una célula reconoce las necesidades causadas por el daño genético.

Jack W. Szostak
Estadounidense nacido en 1952 en Londres (Reino Unido) y criado en Canadá. Estudió en la Universidad McGill de Montreal y en la Cornell, de Nueva York (Estados Unidos), donde se doctoró en 1977. Se incorporó a la Universidad de Harvard en 1979 y actualmente es profesor de Genética en el Hospital General de Massachusetts y colabora con el Instituto Médico Howard Hughes.

Al igual que Blackburn y Greider, las investigaciones que ahora reconoce el Nobel ya fueron premiadas en 2006 con el premio Lasker de Investigación Médica.

Su trabajo actual se centra en la construcción de una célula sencilla artificial capaz de dividirse y evolucionar en un escenario darwiniano para adaptarse a su entorno ambiental. Para ello, su equipo estudia la combinación de dos sistemas de autorreplicación.