Células madre de la piel. En azul, un marcador del núcleo celular. En verde, un marcador de la proteína Dnmt3a, que es fundamental para garantizar que las células conserven las características de las células madre.
Nuestra piel renueva, cura heridas y regenera el cabello que la recubre gracias a un pequeño grupo de células madre. Estas células producen continuamente otras nuevas, que aparecen en la superficie de la piel después de unos días. Un estudio liderado por el CRG Alumnus y el investigador ICREA Salvador Aznar Benitah realizado en el Instituto de Investigación Biomedicina (IRB Barcelona) ha identificado dos proteínas fundamentales para conservar las células madre de la piel y ha demostrado que sin estas proteínas estas células se pierden. El estudio, que ha sido publicado hoy en Cell Stem Cell, ha involucrado al grupo de Luciano Di Croce en el Centro de Regulación Genómica (siglas en español CRG).
Las proteínas identificadas, Dnmt3a y Dnmt3b, son cruciales para la autorrenovación de las células madre cutáneas ya que desencadenan el primer paso del programa genético de estas células. “Sin ellos, este programa no se activa y las células madre colapsan y desaparecen del tejido”, explica Salvador Aznar Benitah, responsable del laboratorio de Células Madre y Cáncer del IRB Barcelona.
Lorenzo Rinaldi, estudiante de doctorado de “la Caixa”, también alumno del CRG y primer autor del estudio, ha identificado todas las regiones del genoma que albergan estas proteínas. Rinaldi ha observado que estas dos proteínas ejercen su actividad sobre los potenciadores y supereforzadores de genes, regiones alejadas de los genes que pueden aumentar la velocidad de transcripción de genes hasta 200 veces, entre otras regiones.
“Fue sorprendente ver que dos proteínas que siempre se han asociado con la represión de genes a través de la metilación del ADN se activan en las regiones más transcripcionalmente activas de las células madre. Nunca habíamos observado esta actividad porque no pudimos estudiar la distribución global de Dnmt3a y Dnmt3b a nivel genómico. Gracias a los avances en las técnicas de secuenciación, más investigadores están observando el mecanismo mismo que hemos descrito ”, explica Rinaldi.
De los 12.000 potenciadores de genes en el genoma, alrededor de 300 son superenzadores relacionados con las células madre. Las dos proteínas ejercen su función en estas regiones para desencadenar aprox. 1.000 genes necesarios para la capacidad de autorrenovación de las células madre. Al metilar el superenhancer, estas proteínas desencadenan el primer paso de la maquinaria que conduce a la expresión amplificada de estos genes esenciales para la célula madre.
Enlace al cáncer
Hay varias características relacionadas con las células cancerosas. Entre estos, en primer lugar, estas células muestran una metilación del ADN alterada. En segundo lugar, los potenciadores de genes están muy mutados, no solo en los cuerpos de los genes mismos. Estas observaciones han sido posibles gracias a la secuenciación masiva de genomas de células tumorales. En tercer lugar, estas dos proteínas, Dnmt3a y Dnmt3b, están alteradas en muchos tipos de tumores, como los que se encuentran en la leucemia, el pulmón y el colon.
“Cada uno de estos tres componentes está asociado con el desarrollo de varios tipos de cáncer. Dado que estas proteínas activan potenciadores de la expresión génica a través de la metilación del ADN, creemos que sería interesante estudiarlas en células cancerosas para determinar si participan en el desarrollo tumoral ”, concluye el Dr. Aznar Benitah.
El estudio ha sido financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad de España y FEDER. El laboratorio del Dr. Aznar Benitah también cuenta con el apoyo del European Council for Research (ERC), la Worldwide Cancer Research Foundation, la Fundació Marató de TV3, la Fundación Vencer el Cáncer, la Fundación Botín y la Generalitat de Catalunya.
