Investigadores españoles descubren que un cambio en los telómeros habilita a las células a generar un organismo completo

Investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) han descubierto un efecto mariposa por el que un simple cambio en los telómeros controla la capacidad de las células para generar un organismo completo. Su hallazgo, publicado en la revista eLife , desvela una de las señales epigenéticas que controlan el proceso mediante el que una célula se vuelve pluripotente.

Las células pluripotentes pueden dar lugar a todas las células del cuerpo, un poder que los investigadores ansían controlar porque abre la puerta desde a la medicina regenerativa hasta al cultivo de órganos para trasplantes. Pero la pluripotencia es todavía una caja negra para la ciencia, regida por señales genéticas (expresión de los genes) y epigenéticas (marcas bioquímicas que controlan la expresión de los genes a modo de interruptores) desconocidas.

Ahora, el Grupo de Telómeros y Telomerasa, que dirige Maria Blasco en el CNIO, ha desvelado una de esas señales epigenéticas. «Es una pieza del rompecabezas que explica la potente conexión observada entre el fenómeno de la pluripotencia y los telómeros (estructuras protectoras en el extremo de los cromosomas), una especie de efecto mariposa en el que una proteína que solo está presente en los telómeros muestra una acción global sobre todo el genoma. Este efecto mariposa es esencial para iniciar y mantener la pluripotencia», explican los investigadores.

El ADN de los telómeros ordena la producción de unas largas moléculas de RNA llamadas TERRA . Lo que han descubierto los científicos del CNIO es que los TERRA actúan sobre genes clave para la pluripotencia a través de las proteínas Polycomb , controladoras de los programas que determinan el destino de las células en las primeras fases embrionarias a través de depositar una marca bioquímica en los genes. Y, a su vez, el interruptor para regular a TERRA es una proteína que solo está en los telómeros, la proteína TRF1 , uno de los componentes del complejo protector de los telómeros llamado shelterina.

Desde hace unos quince años se sabe cómo devolver a las células el poder de la pluripotencia actuando sobre determinados genes. Sin embargo, los investigadores advertían de que esa receta no funcionaba si el gen TRF1 estaba apagado. Además, TRF1 era uno de los que más se activaba cuando se inducía la pluripotencia.

Estos hechos intrigaban a los investigadores. «No entendíamos cómo un gen que se ocupa del mantenimiento de los telómeros tiene tanto efecto sobre un proceso global como la pluripotencia», detalla Blasco. Para aclararlo, optaron por llevar a cabo una búsqueda no dirigida, analizando los cambios en la expresión de todo el genoma cuando se impedía la expresión de TRF1 . «Es algo así como lanzar a ciegas una gran red para ver qué hay en el mar. Vimos que TRF1 tenía un efecto brutal, pero muy organizado», señala.

De los numerosos genes que veían alterada su expresión, más del 80 por ciento tenían relación directa con el fenómeno de la pluripotencia. Los investigadores observaron además que muchos de estos genes estaban regulados por Polycomb , un complejo de proteínas muy importante en los estadios iniciales del desarrollo embrionario y que regula que las células se vayan especializando en los distintos tipos celulares de un cuerpo adulto.

El año pasado, el Grupo de Blasco había descubierto que las moléculas TERRA que se producen en los telómeros hablan con Polycomb y, juntas, intervienen en la construcción de la estructura del telómero. Los investigadores decidieron analizar la interacción de TERRA con todo el genoma, y en efecto descubrieron que se pegaba a los mismos genes regulados por Polycomb , sugiriendo que TERRA era el eslabón entre TRF1 y la pluripotencia.

» TRF1 ejerce un efecto mariposa sobre la transcripción en las células pluripotentes, alterando el paisaje epigenético de estas células, mediante un «novedoso mecanismo» que implica cambios en la actuación de Polycomb a través de TERRA . Estos hallazgos nos explican el hecho de que TRF1 sea esencial para la reprogramación de las células especializadas, y para mantener la pluripotencia», concluyen los investigadores.