MOLÉCULAS QUE DAN FORMA

MOLÉCULAS QUE DAN FORMA

A medida que se arma el complejo rompecabezas bioquímico por el cual se desarrolla completamente una criatura, los científicos están aprendiendo una lección impactante: el contexto lo es todo. (Ver infografía)

11 de junio 1996 , 12:00 a.m.

Lo que en un organismo es una malformación, en otro puede ser un don de la evolución. Por ejemplo la sindactilia (la presencia de membranas entre los dedos), considerada como un defecto moderado en los humanos, le permite al pato volar y nadar sin problemas.

Por qué algunas criaturas tienen extremidades terminadas en forma de mano o pie, con dedos bien definidos, mientras otras tienen extremidades terminadas en forma de remo? En un reporte publicado en la edición de mayo 3 de la revista Science, investigadores del Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, en Manhattan, dicen haber encontrado una parte importante de la respuesta: una señal bioquímica parece determinar la existencia de la membrana interdigital que da la apariencia de remo.

Los doctores Hongyan Zou y Lee Niswander bloquearon dicha señal (un grupo llamado Proteínas Morfogenéticas de Hueso o BMP) en embriones de pollo y encontraron que estos desarrollaron pies de pato. El reporte dice que la malformación se produjo en casi el cien por ciento de las extremidades estudiadas.

Originalmente, estas moléculas interesaron a compañías biotecnológicas que esperaban utilizarlas como drogas para estimular el crecimiento óseo, pero han resultado ser muy ubicuas en el desarrollo embrionario.

Este es realmente un grupo fascinante de moléculas. Probablemente son importantes para el desarrollo de todos los órganos , dijo Brigid Hogan, bióloga que trabaja en el área de desarrollo embrionario del Instituto de Medicina Howard Hughes de la Universidad de Vanderbilt.

El año pasado, Hogan determinó que si el gen de una de las BMP se elimina en un embrión en desarrollo, el organismo morirá sin haber formado el mesodermo, la capa intermedia de células que da lugar a una variedad de tejidos como músculos, riñónes, cartílagos y huesos.

Así mismo, determinó que al anular el gen de otra de las BMP, se evita que los ratones produzcan semen.

También se ha informado que, en algunos estados del desarrollo, las BMP están involucradas en la muerte celular programada, que es la eliminación del tejido no deseado.

Además, los científicos encontraron que la carencia de BMP conlleva otro cambio en los pollos: ellos tienden a desarrollar plumas en las patas, en lugar de escamas.

Los científicos creen que durante el desarrollo ciertas células son capaces de tomar diferentes identidades. Si no son activadas por las BMP, las células son capaces de originar plumas. Si son estimuladas por las BMP, se convierten en escamas.

La pregunta es cómo una sola clase de moléculas juega todos estos papeles diferentes? , dijo Cheryll Tickle, profesora de biología del desarrollo del University College de Londres.

Ella opina que el estudio de Niswander podría ser importante para revelar las diferentes rutas químicas en las cuales las BMP guían la transformación de un óvulo en un recién nacido.

Como si la maquinaria de la naturaleza no fuese ya lo suficientemente compleja, los investigadores han encontrado otros genes que también están involucrados en el desarrollo de las extremidades.

En la edición de abril 26 de la revista Science, Yasuteru Muragaki, Stefan Mundlos, Joseph Upton y Bjorn R. Olsen, de la Escuela Médica de Harvard, describieron la relación que existe entre una malformación humana llamada polisindactilia (membranas interdigitales y presencia de dedos adicionales) y una mutación de los genes llamados homeóticos.

Estos genes se encontraron inicialmente en el control del desarrollo de las moscas de la fruta: una mutación en uno de ellos puede hacer que se desarrollen en la cabeza patas en lugar de antenas. Esta misma clase de genes se ha encontrado en todo el reino animal.

Por qué mientras los peces tienen aletas y los pollos tienen una pata con tres dedos al frente y uno atrás, nosotros tenemos cinco dedos? , se preguntó Mundlos. Nosotros creemos que la mutación que encontramos podría dar luces a esta cuestión , agregó.

Los genes homeóticos producen proteínas, llamadas factores de transcripción, que encienden y apagan otros genes. Los dedos adicionales, que se presentan en manos y pies afectados por la polisindactilia, podrían surgir cuando una mutación inserta muchas copias del aminoácido alanina dentro de la región del factor de transcripción, que parece estar involucrada en el crecimiento de los dedos.

Así, los ratones -y los humanos que poseen cinco dedos- tienen un tramo de 15 alaninas en la proteína producida por el gen homeótico. Los pollos tienen nueve, mientras que el pez cebra no tiene ninguno.

Mundlos señaló que no está claro aún cómo se relacionan sus hallazgos con las BMP. Todas estas moléculas están muy relacionadas entre sí. Nosotros tenemos evidencia de que ellas tienen algo que ver con el patrón de desarrollo muy temprano , indicó.

Los científicos asumen que estas señales, encontradas en pollos, también se encuentran en humanos. Las señales moleculares y celulares parecen ser muy similares entre el pollo y el ratón. Presumiblemente, la de los humanos también se parece , dijo Niswander.

Los genes involucrados Mientras los genes homeóticos producen factores de transcripción, que trabajan dentro del núcleo de la célula, las moléculas BMP son factores de crecimiento usados para enviar señales de célula a célula.

Una señal de un gen homeótico, podría indicarle a un gen que fabrique una BMP o, por el contrario, una BMP podría conducir a que una célula le envíe a su núcleo una señal que encienda un gen homeótico. Esto es parte del complejo proceso de desarrollo embrionario.

Para estudiar estos genes, los científicos utilizaron una técnica llamada hibridización in situ de RNA. Esta se basa en que luego de que un gen es encendido, su información genética es copiada en moléculas de RNA mensajero. Para determinar si un gen está activo, simplemente hay que mirar este RNA.

Los investigadores diseñaron hebras de RNA complementarias al RNA mensajero propio de las BMP. El RNA fabricado es marcado con una señal química, para facilitar su seguimiento e identificación.

Cuando los científicos tratan un embrión con el RNA fabricado, este busca y se une a su pareja complementaria. Los investigadores buscan entonces la marca química para apuntar el sitio justo del cuerpo donde las moléculas de RNA están congregadas. Estos son los lugares donde los genes BMP están encendidos.

* New York Times Service. Asesoría: Hugo Hernando Vega. Profesor asistente del Instituto de Genética Universidad Nacional

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