Producción del motor principal de la división celular – ScienceDaily

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Es un proceso celular que ha estado sucediendo durante mil millones de años, pero no podemos replicarlo ni comprenderlo por completo. La mitosis, el mecanismo de división celular tan importante para la vida, involucra a más de 100 proteínas en su interior. Ahora, el grupo del Prof. Dr. Andrea Musacchio del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular en Dortmund ha podido reconstituir por completo el motor de la maquinaria de la mitosis, llamado cinetocoro. Ser capaz de modelar un cinetocoro funcional es el primer paso hacia la creación de cromosomas artificiales, que algún día podrían usarse para restaurar las funciones faltantes en las células. Los resultados aparecen esta semana en el periódico. Avances científicos Ciencia.

Una maravilla de la naturaleza

Cuando una célula humana comienza a dividirse, sus 23 cromosomas se duplican en copias idénticas que se unen en una región llamada centrómero. Aquí está el cinetocoro, un complicado conjunto de proteínas que se une a estructuras filiformes, los microtúbulos. A medida que avanza la mitosis, el cinetocoro da luz verde a los microtúbulos para desgarrar copias del ADN hacia las nuevas células en formación. «El cinetocoro es una máquina hermosa e impecable: ¡un cromosoma casi nunca se pierde en una célula normal!», Dice Musacchio. «Ya conocemos las proteínas que lo componen, pero quedan preguntas importantes sobre cómo funciona el cinetocoro: ¿cómo se reconstruye durante la replicación cromosómica? ¿Cómo se une a los microtúbulos? ¿Y cómo los controla?»

La hazaña de tu vida

La búsqueda de respuestas de Musacchio comenzó hace más de 20 años y fue guiada por un simple lema: «Antes de que entendamos cómo van las cosas, entendamos mejor por qué y cómo funcionan las cosas». Luego se embarcó en la misión de reconstruir el cinetocoro in vitro. En 2016 pudo sintetizar un cinetocoro parcial que consta de 21 proteínas. En la nueva publicación, Musacchio, el estudiante graduado Kai Walstein y sus colegas del MPI de Dortmund pudieron reconstruir completamente el sistema: todas las subunidades, desde las que unen el centrómero hasta las que unen a los microtúbulos, ahora están presentes en los números y estequiometría correctos. . Los científicos han demostrado que el nuevo sistema funciona correctamente, reemplazando con éxito partes del cinetocoro original en la célula con partes artificiales. «¡Este es un verdadero hito en la reconstrucción de un objeto que ha existido, inalterado, en todas las células eucariotas durante más de mil millones de años!», Dice Musacchio. Este avance allana el camino para la creación de cromosomas sintéticos que llevan funciones que pueden replicarse en organismos. «El potencial de las aplicaciones biotecnológicas podría ser enorme», dice.

En la fábrica de proteínas

Los científicos de MPI tuvieron que superar un obstáculo importante para reconstruir el cinetocoro, que es reconstruir completamente la proteína centromérica C altamente flexible (CENP-C). Esta es una proteína esencial que conecta la región centromérica con las proteínas externas del cinetocoro. Los investigadores reconstruyeron CENP-C «pegando» los dos extremos juntos.

Un laboratorio altamente organizado, similar a una fábrica, es fundamental para la reconstitución de complejos de proteínas. Para cada proteína cinetocoro, los científicos de MPI construyeron una línea de producción para aislar genes, expresarlos en células de insectos y cosecharlos. “Cuando las juntamos in vitro, estas proteínas se unen para formar cinetocoro, al igual que las piezas de LEGO siguiendo las instrucciones”, dice. Aparte de los famosos juguetes, sin embargo, cada proteína cinetocoro tiene una interfaz e interacción diferente con las proteínas más cercanas.

El grupo pasará ahora al siguiente nivel de complejidad: investigar cómo funciona e interactúa el cinetocoro en presencia de microtúbulos y energía suministrada (en forma de ATP). El proyecto ha sido recientemente galardonado con una ERC Synergy Grant y será llevado a cabo por un equipo internacional formado por el grupo de Musacchio e investigadores de Cambridge, Reino Unido, y Barcelona, ​​España.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Instituto Max Planck de Fisiología Molecular. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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