Investigadores del Instituto de Neurociencias (IN), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche, han descubierto el mecanismo que permite a las células madre del cerebro adulto expresar tanto los genes de mantenimiento de su identidad como los de diferenciación neuronal sin que se produzcan conflictos en la actividad celular. Además, este mecanismo permite que las células madre estén preparadas para diferenciarse rápidamente.
Todas las células de un organismo tienen los mismos genes, pero la diferencia entre unas y otras está en los genes que expresan y los que no. Esto es lo que se conoce como identidad celular y va a determinar las funciones de las células a lo largo de su vida. El caso de las células madre cerebrales es muy particular porque expresan los genes que las mantienen como células madre, pero también expresan otros genes que son propios de las neuronas que producen.
Hasta el momento, se desconocía cómo era posible que, a pesar de expresar ambos tipos de genes, se evitara lo que se conoce como un conflicto de decisión, es decir, que la célula no entienda si se debe convertir en una neurona o si se debe mantener como una célula madre. Sin embargo, los resultados de este estudio, publicado recientemente en la revista Nature Communications, han desvelado el mecanismo que previene que los genes de diferenciación se traduzcan en las células madre, resolviendo así el supuesto problema del conflicto de decisiones en las actividades de las distintas células.
“Cuando los genes se transcriben, generan ARN mensajeros que luego se traducen en proteínas, las efectoras de las funciones celulares. Para que este proceso se produzca se requiere que esos mensajeros salgan del núcleo de la célula y vayan al citoplasma para traducirse correctamente” apunta Ainara González-Iglesias, primera autora del artículo.
Los expertos descubrieron que la clave está en que los ARN mensajeros de los genes de las células madre salían del núcleo para traducirse a proteínas, mientras que los mensajeros de los genes neuronales se quedaban retenidos en el núcleo. “Por ello las células seguían manteniendo su condición de células madre”, explica la investigadora.
Un interruptor de doble sentido
Cuando las células madre deben diferenciarse para dar lugar a neuronas, el mecanismo funciona de la misma manera. La directora del laboratorio de Plasticidad Celular en Desarrollo y Enfermedad, que dirige Ángela Nieto Nieto explica que, en ese caso, “son los mensajeros de los genes de mantenimiento de células madre los que se quedan retenidos en el núcleo y, por lo tanto, no pueden traducirse a proteínas y realizar su función”.
Aunque ambos tipos de genes estén expresados en cada momento, “siempre se quedan retenidos los mensajeros de los que no tienen que funcionar”, destaca la investigadora y hace hincapié en que: “Este mecanismo, no solo ayuda a las células a no tener un conflicto de decisión, sino que, además, permite tener la maquinaria preparada para poder diferenciarse inmediatamente en cuanto reciben la señal para hacerlo”.
Las células madre tienen la capacidad de regenerar tejidos y, a pesar de que en el caso del cerebro humano no se sabe a ciencia cierta hasta qué punto contribuyen a la regeneración cerebral en el adulto, la investigadora señala que el correcto funcionamiento de este mecanismo es fundamental, porque de lo contrario podría producirse una diferenciación neuronal prematura, que dificultaría el adecuado funcionamiento del sistema nervioso.
