Desvelado un mecanismo esencial en el desarrollo embrionario: el papel del número de copias del ADN

Durante el desarrollo, la muerte programada de ciertas células desempeña un papel esencial para dar forma a los órganos y permitir un crecimiento adecuado. Esta muerte celular se produce en algunos casos como efecto de la autofagia, un proceso celular esencial para el reciclaje de componentes celulares dañados o no deseados y que, llevado al extremo, puede terminar por eliminar a la propia célula.

Un equipo investigador del IRB Barcelona y del IBMB (CSIC), liderado por Jordi Casanova y Panagiotis Giannios han desvelado una nueva relación entre la autofagia y la poliploidía, un fenómeno en el cual las células contienen múltiples copias del material genético.

En concreto, han identificado una situación en que el nivel de autofagia es mucho mayor en las células cuanto mayor es su número de copias del ADN, llegando incluso a desencadenar esta muerte celular programada.

Este descubrimiento, publicado en la revista científica Autophagy, arroja luz sobre los procesos biológicos que dan forma a los organismos en sus primeras etapas de vida y abre la vía para comprender mejor enfermedades relacionadas con el desarrollo y también el cáncer.

"La poliploidía es un fenómeno común en muchas especies, incluidos los humanos, aunque aún muy desconocido en cuanto a sus efectos", explica Jordi Casanova, jefe del laboratorio de Desarrollo y Morfogénesis en Drosophila del IRB Barcelona. "Comprender sus implicaciones puede tener un impacto significativo en medicina", añade.

Células progenitoras y poliploidía

Las células progenitoras son células que pueden dar lugar a distintos tipos celulares. En el caso de la mosca Drosophila melanogaster, el modelo animal con el que se ha llevado a cabo este estudio, las células progenitoras son células de la larva que mantienen la capacidad de dar lugar al organismo adulto.

Las células progenitoras no presentan poliploidía (tienen una única copia del set de cromosomas) y eso les permite sobrevivir a la metamorfosis y formar parte del adulto.

"En el caso del cáncer, es habitual que se generen células con varias copias de ADN (o poliploides) y podría ser que esto les permitiera resistir mejor, por ejemplo, al tratamiento con quimioterapia. Por eso es importante entender este proceso", señala Panagiotis Giannios, investigador postdoctoral del mismo laboratorio.

En la tráquea de la mosca del vinagre

Para estudiar este proceso, el equipo científico trabajó con las tráqueas, el sistema respiratorio de Drosophila melanogaster como modelo de estudio, que presentan el mismo tipo de células, algunas polipoides y otras no.

"Trabajar con la tráquea de la mosca Drosophila nos ha permitido comparar células del mismo tipo, algunas presentando poliploidía y otras, no, y ver cómo la poliploidía se correlaciona con la muerte celular durante la metamorfosis", explica Beatriz Pino-Jiménez, primera autora del trabajo, quien llevó a cabo este proyecto como parte de sus estudios de doctorado.

El equipo investigador trabaja ahora para entender si las células poliploides responden mejor a situaciones de estrés y cuáles son los mecanismos que subyacen a esta respuesta.

Este trabajo ha recibido financiación del Ministerio Español de Ciencia e Innovación, y de la Generalitat de Catalunya.

Referencia:

Pino-Jiménez, B. et al. "Polyploidy-associated autophagy promotes larval tracheal histolysis at Drosophila metamorphosis". Autophagy (2023)

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