Figuras de la genética: tras los misterios de los telómeros

Rubén Megía González

En 1948 nacía una de las figuras más importantes de la genética actual. Criada en la capital de Tasmania, en Australia, estudió Bioquímica en la Universidad de Melbourne y, más tarde, se graduó en Biología Molecular en la Universidad de Cambridge. Ella fue una de las primeras personas en estudiar los telómeros y la primera en dar con la enzima telomerasa, por lo que se le concedió el Premio Nobel de Medicina en el año 2009.

Efectivamente, estoy hablando sobre Elizabeth Blackburn, gran bioquímica y mujer de ciencia que cumple hoy nada más y nada menos que 70 años. ¿No la conoces? No te preocupes, tras leer este post, seguro que recordarás sus descubrimientos. Pero antes, hemos de conocer su historia.

Hija segunda nacida de padres médicos, las ciencias naturales siempre atrajeron a la pequeña Blackburn. Como a toda amante de los animales, le fascinaba observar y atrapar a los animalillos más indefensos de Snug, su ciudad natal, en Australia. Tal y como Elizabeth Blackburn relata en su biografía, los libros de grandes científicos y en especial la biografía de Marie Curie hicieron que su pasión por la ciencia se acentuase, llegando a tomar clases extraescolares de Física en su adolescencia. Más tarde, su pasión por la biología le permitió graduarse en Bioquímica

Tras sus estudios de máster, Blackburn se mudó a Cambridge, en Reino Unido, donde comenzó a familiarizarse con el mundo de la secuenciación del ADN. Años más tarde, viajó a Estados Unidos, donde, además de conocer a su actual esposo, John Sedat, consiguió desentrañar algunos de los secretos de los telómeros y de la tan mundialmente famosa telomerasa.

 

Descubriendo los telómeros

 

La palabra telómero viene de la fusión de dos términos de la lengua griega, “telos”, que significa “fin” y “meros”, cuyo significado es “parte” o “porción”. Los telómeros son, pues, la porción final de los cromosomas. Se trata de unas estructuras cromosómicas formadas por secuencias nucleotídicas repetidas que se encargan de la protección del ADN, evitando la pérdida de la información genética, y la unión de los extremos finales de las moléculas de ADN.

El problema con estas estructuras es que no son imperecederas. Cada vez que tus células se dividen han de copiar su ADN, pero los telómeros no se copian totalmente. Esto acaba disminuyendo el tamaño y la función de los telómeros con cada replicación.

 

Errores teloméricos

 

A diferencia del genoma procariota, que se presenta generalmente de forma circular, las moléculas de ADN eucariota forman cromosomas lineales. Esto está muy bien y es muy bonito, hasta que llegan las ADN-polimerasas e intentan replicar el ADN. Resulta que para realizar la replicación las ADN-polimerasas necesitan una molécula que actúe de cebador y sea complementaria al segmento final de la cadena del ADN. Estos cebadores posteriormente son eliminados y los extremos se quedan vacíos. Resultado: se pierde parte del ADN. Ahora rebobinemos. ¿Os suena de algo ese “fragmento final de la cadena de ADN”? Efectivamente, se trata de los telómeros. Cada vez que nuestras células se dividen, perdemos pequeños trozos de telómero. Esto ocurre progresivamente, hasta que la célula es incapaz de dividirse y posteriormente muere.

Esta degradación telomérica es variable según el individuo y su modo de vida y está relacionada con el envejecimiento. Esto último está explicado de forma mucho más detallada en otro post de nuestro blog, “Por qué envejecemos”.

 

El descubrimiento

 

Desconozco los hechos reales, pues yo no estuve en el laboratorio junto a Elizabeth Blackburn y su discípula, Carol Greider, pero supongo que Blackburn pensaría algo así:  “si los telómeros son tan importantes, debe existir algún mecanismo para preservarlos”.

Blackburn estudió los telómeros en una especie de protozoo, Tetrahymena thermophila, un organismo modelo en investigaciones centradas en la expresión génica e integridad del genoma. En ese modelo, Blackburn y Greider aislaron un enzima que en su interior presentaba una pequeña cadena de ARN que, casualmente, era complementaria a las secuencias repetidas de los telómeros. Pues bien, gracias a ella estos organismos pueden preservar sus telómeros.

 

¿Cómo funciona la telomerasa?

 

Al replicarse el ADN, como he comentado antes, las ADN-polimerasas se dejan sin copiar los extremos teloméricos. Estos extremos están repletos de repeticiones que la telomerasa es capaz reconocer.

Lo bueno de esta enzima es que no necesita cebador alguno. La telomerasa utiliza la cadena de ARN como molde para sintetizar, en dirección 5′-3’, la cadena de ADN correspondiente. Esto consigue evitar la pérdida telomérica e incluso alargar la longitud de los telómeros. ¡Una maravilla!

 

Problemas en el paraíso

 

Ahora la cuestión era por qué en humanos la telomerasa no nos echa un cable cuando la necesitamos para mantener los telómeros. Resulta que, en tejidos adultos diferenciados, la actividad telomerasa está inhibida. Se sabe que en células madre y la línea germinal se conserva la actividad telomerasa, pero las células pierden esta actividad en los tejidos diferenciados.

Seguramente creerás, sabiendo que el acortamiento telomérico es un factor clave en la senescencia celular, que existe la posibilidad de reactivar la actividad telomerasa para evitar los efectos del envejecimiento. Eso mismo se han planteado muchos investigadores, pero como ya pudo observar Elizabeth Blackburn, un aumento en la actividad telomerasa en ocasiones puede dar lugar a células inmortales. Dicho en otras palabras: cáncer.

Blackburn observó que las células cancerosas poseían una alta actividad telomerasa. Más tarde se ha podido comprobar que en el 75-80% de las líneas tumorales tienen actividad telomerasa. Esto no quiere decir que la telomerasa produzca cáncer, pues, como he comentado antes, las células madre tienen esta actividad, pero sí es cierto que la actividad telomerasa se utiliza como  marcador de la malignidad del tumor.

Desde luego, siendo la telomerasa la panacea de la longevidad o un biomarcador de cánceres, el descubrimiento de la telomerasa por parte de las grandes científicas Elizabeth Blackburn y Carol Greider fue (y continúa siendo) uno de los mayores hallazgos de la bioquímica, dando pie a multitud de estudios sobre esta actividad enzimática tan compleja como lo es la de la telomerasa.

Hasta aquí el post de hoy. Nos leemos en la próxima entrada de “Figuras de la genética”.

Referencias:

  1. Greider & E. Blackburn (1985). Identification of a specific telomere terminal transferase activity in Tetrahymena extracts. Cell. Dec. 43 (2 Pt 1): 405-13
  2. Blackburn (2009). Biographical. The Nobel Prize in Physiology or Medicine

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