Por Alan Gonzalez/ Marco Antonio Monsalve
El estudio de la vida, puede ser dividido en dos grandes campos, las ciencias naturales que estudian a nivel macroscópico o sistémico las interacciones de los organismos con su medio, su clasificación o su distribución, tales como la ecología la sistemática, o la biogeografía respectivamente. Así como las disciplinas que tienen como fin último poder entender procesos a nivel microscópico ya sea a nivel celular o molecular tales como la Biología celular, Biología molecular o como la Bioquímica entre muchas otras. El estudio detallado de cómo los sistemas biológicos funcionan es requerido para comprender los procesos subyacentes a enfermedades como el cáncer, la diabetes o el alzheimer, enfermedades que atacan a una gran población y disminuye su calidad de vida.
En la máxima casa de estudios en México, la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) uno de los lugares con mayor peso, en el estudio de las moléculas y el funcionamiento de las células ya sea a nivel celular, molecular o bioquímico y que se ha posicionado como un referente a nivel mundial por la calidad de las investigaciones que hace es el Instituto de Fisiología Celular. El cual se divide en 4 grandes departamentos, los cuales tienen como objetivo el estudiar la fisiología de diversos organismos modelos.
Hemos logrado entender mucho mejor los procesos que se encuentran conservados a lo largo de los diferentes organismos, es decir que ocurren de manera similar en los ratones, peces y hasta humanos.
El nematodo fue establecido como un modelo de estudio por Sydney Brener en 1968 (Brenner 1974) y a partir de la revolución genómica fue secuenciado su genoma, importante destacar, que fue el genoma del primer organismo multicelular secuenciado. Gracias a esto C.elegans ha mostrado ser un modelo excepcional de estudio ya que es muy fácil mantener gusanos para poder generar poblaciones grandes, que nos permiten hacer técnicas sofisticadas para entender la función de una proteína específica, involucrada en un algún proceso interesante, tal como la muerte celular programada, el control del ciclo celular o simplemente en el desarrollo normal de sistema nervioso.
Además de estas técnicas, la generación de animales transgénicos ha sido impulsada por dos distintas técnicas muy novedosas, como el sistema CRISPR-cas9 ( Dickinson & Goldstein, 2016) o una inserción única en el genoma como MosSCI (Zeiser, et al 2011), ya sea para generar animales fluorescentes que nos permitan ver cual es la función de cualquier gen, o la generación de mutantes que nos ayudan a entender cómo funciona un sistema cuando falta la proteína X.
El empleo de estos modelos de estudio facilita, el entendimiento de diversos procesos, proporcionando información relevante que nos permite entender un poco mejor cómo se pueden formar algunos tipos de enfermedades, en donde simplemente por cuestiones éticas no es posible investigar como en el caso de los humanos.
En el laboratorio de la Dra Rosa Navarro, se ha estudiado arduamente, como ocurre la diferenciación celular del linaje celular germinal (ovocitos) y cual es la función de proteínas involucradas en dos procesos muy importantes durante esta diferenciación. El primero de ellos y del cual les platicare a más detalle es la muerte celular programada o Apoptosis (Salinas, et al; 2006; Láscarez-Lagunas et al; 2014) , el segundo corresponde a la formación de gránulos de estrés los cuales son agregados Ribonucleoproteicos es decir con RNA y proteínas, que no están envueltos en membranas y se ha visto que cumplen con una función fundamental en las células en diversos organismos para contender al estrés.
Durante la estancia en el laboratorio, aprendí a usar este magnífico modelo y a realizar experimentos para disminuir selectivamente una proteína y la evaluación del fenotipo de los gusanos que no presentaban esa proteína. El fenotipo se refiere a las características visibles o físicas de un organismo, por dar un ejemplo el color del pelo que tiene los gatos, esa característica es el fenotipo, el cual está dictado por el genotipo, este último término hace referencia a qué genes subyacen a esas características físicas desde un punto de vista genético.
Parte del estudio realizado en el laboratorio de la Dra Rosa Navarro, es entender cómo diversas condiciones ambientales tales como el cambio de temperatura, la falta de nutrientes en el ambiente o el incremento de especies reactivas, los cuales son denominados como estrés calórico o choque de calor, ayuno, o estrés oxidativo respectivamente, activan señales que pueden afectar a las células.
Las células que son sometidas a estos diferentes tipos de estrés pueden activar cambios metabólicos, o en la cantidad de expresión de proteínas que tienen como fin último mantener una homeostasis dentro del sistema. El tejido que se estudia en el laboratorio es la gónada, y tratamos de entender el destino de las células de la línea germinal (Salinas, et al; 2006; Láscarez-Lagunas et al; 2014).
De manera normal en el desarrollo de los ovocitos, es decir las células germinales femeninas, alrededor de la mitad de estas células son eliminadas por apoptosis o muerte celular programada, esto se cree que es debido a que se requiere que las células van a morir donen su citoplasma a las celular que tiene las mejores condiciones para formar una célula germinal.
En el desarrollo de la línea germinal del nematodo adulto, el cual es un hermafrodita generalmente ( presenta células germinales de ambos sexos) alrededor del 50% de células de la línea germinal mueren de manera normal. A esto se le conoce como apoptosis fisiológica, sin embargo los organismos que son sometidos a algún tipo de estrés como los anteriormente mencionados, incrementa de manera significativa la cantidad de células que son eliminadas por apoptosis, estudiar este proceso nos permite entender cómo es que los distintos tipos de estrés que están presente en el ambiente pueden afectar la progenie o la calidad de los ovocitos que son generados.(Salinas, et al; 2006)
En el proyecto entre otras cosas intentamos resolver cómo se regula la expresión de genes que están involucrados en la activación del proceso apoptótico en animales sometidos a ayuno de 6 horas, este proyecto nos permitirá entender cómo la ausencia de nutrientes en condiciones estresantes puede destinar a las células al camino de la muerte celular y más importante nos permitirá entender qué ocurre cuando genes que regulan vías como la vía de insulina están ausentes en la línea germinal (Gonzalez Range Alan & Navarro, 2017) Ayudándonos a proponer un mecanismo de su importancia y que pueda servir para el entendimiento de que ocurre en quienes sufren de diabetes en las células germinales.
Finalmente, con el conocimiento obtenido del laboratorio ha servido para el entendimiento de que ocurre en la muerte celular de las células germinales cuando son expuestas a diversos agentes genotóxicos como el Bisfenol A o cisplatino, en este campo nuestro laboratorio no ha incursionado pero los trabajos del mismo han sido citados en estos modelos de entendimiento, resaltando la contribución de la ciencia mexicana en el mundo.
Referencias.
Brenner, S. (1974). La genética de Caenorhabditis elegans . Genética 77 , 71-94.
Dickinson, Daniel J. Goldstein Bob. (2016). CRISPR-Based Methods for Caenorhabditis elegans Genome Engineering. Wormbook, Genetics, Vol. 202, 885–901
Láscarez-Lagunas L., Silva-Garcia CG., Dinkova T.D & Navarro R.E (2014). LIN-35 / Rb causa apoptosis de células germinales inducida por inanición a través de la regulación a la baja de CED-9 / Bcl2 en Caenorhabditis elegans. Mol Cell Biol .(13): 2499-2516.
Gonzalez-Rangel A.A. &, Navarro R. 2017 Regulación transcripcional del gen lin-35/Rb en la gónada del C. elegans durante ayuno (Tesis de maestría) UNAM, México.
Salinas LS, Maldonado E, Navarro RE.(2006) Stress-induced germ cell apoptosis by a p53 independent pathway in Caenorhabditis elegans. Cell Death Differ. ;13(12):2129-2139.
Zeiser E., et al (2011) MosSCI and Gateway Compatible Plasmid Toolkit for Constitutive and Inducible Expression of Transgenes in the C. elegans Germline. Plos One (vol.6)
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