Científicos de Salamanca descubren que las células realizan múltiples copias de fragmentos del genoma al duplicar su ADN

José Pichel Andrés/DICYT Dos investigadores del Instituto de Microbiología Bioquímica (IMB) de Salamanca han descubierto que las células humanas realizan múltiples copias de pequeños fragmentos del genoma cuando duplican su ADN (ácido desoxirribonucleico). Hasta el momento, los científicos pensaban que la copia de la información genética de una célula se realizaba una única vez y de manera homogénea, pero este hallazgo revela un fenómeno que sólo tiene lugar en la fase inicial del proceso y que sus descubridores han bautizado como rereplicación en algunas regiones muy localizadas del genoma.

La replicación del ADN en el proceso de división de la célula asegura que las células resultantes de la división contengan una copia intacta de la información genética de la célula progenitora, pero ahora el cacereño Francisco Antequera y la zamorana María Gómez han descubierto esas pequeñas replicaciones durante el inicio de la fase S (síntesis) del ciclo de división celular, según han explicado a DICYT tras publicar los resultados de su investigación en la revista Genes and Development.

De acuerdo con el estudio de estos dos científicos del IMB, centro mixto de la Universidad de Salamanca y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el proceso de replicación del genoma comienza con la realización de "muchas copias de regiones pequeñas del genoma", de manera que "en realidad lo que hereda la célula hija es una copia entera e intacta del genoma más muchas copias de estas pequeñas zonas", apunta María Gómez. Dicho de otra forma, el proceso de replicación "empieza en regiones muy pequeñas del genoma que se copian muchas veces y, una vez que eso se ha producido, se copia el genoma entero una sola vez". 

Distinta regulación del proceso

"Aunque no conocemos el mecanismo molecular en detalle, la maquinaria hace muchas copias de una región muy pequeña del genoma y, una vez que esto ocurre, el resto del genoma se replica una sola vez. Esos trozos extra que se hicieron al principio presumiblemente se reciclan, se degradan y no contribuyen al contenido genético de la célula", apunta Francisco Antequera. En cualquier caso, "el genoma tiene que replicarse una sola vez para que las dos células hijas reciban una sola copia, ese dogma científico sigue vigente, pero ahora sabemos que en estas regiones muy localizadas se copia más de una vez al inicio del proceso", aunque no tenga otras implicaciones.

A pesar de que contaban con algunos indicios previos de este fenómeno, los científicos del IMB califican el hallazgo de "inesperado" y de "novedad absoluta". Además, esto supone que "el sensor que tiene la célula para ver que la replicación es correcta no funciona como pensábamos, sino que la tolerancia de la célula es mayor y no ve como un problema el exceso de replicación, es decir, la regulación de este proceso también es distinta", comenta María Gómez.

Desconocimiento de la función 

Gómez y Antequera reconocen que no saben cuál es la función biológica de este fenómeno, aunque manejan dos hipótesis. "Puede que sea simplemente una consecuencia del inicio de la replicación, es decir, que hasta que las piezas de la replicación se ajustan hay un intervalo en el que empieza a haber replicación y no continúa hacia delante", indica el científico cacereño. En ese sentido, sería una consecuencia de un proceso celular que en sí mismo no tendría ninguna función biológica. Pero otra posibilidad es que este mecanismo sea el que ayude a la localización de ciertas regiones del genoma, una especie de "mecanismo de señalización, de manera que la célula sabe que ése es el lugar por el que debe empezar el proceso", comenta.

Los científicos no saben qué otras implicaciones puede tener este descubrimiento, ya que sólo han estudiado células humanas de personas sanas en cultivo o en sangre. Sin embargo, "una desregulación de este fenómeno podría estar asociada a enfermedades, ya que desconocemos cómo ocurre esta rereplicación en células tumorales, por ejemplo", indica Antequera, ya que una copia defectuosa del material genético daría lugar a mutaciones. Este hecho podría abrir para los científicos nuevas líneas de estudio que por el momento los investigadores del IMB no han previsto.

Nueva aplicación para una vieja técnica

Para lograr este descubrimiento, María Gómez y Francisco Antequera han aplicado una "nueva herramienta", que en realidad consiste en dar una nueva aplicación a una vieja técnica, la reacción en cadena de la polimerasa, llamada PCR por sus siglas en inglés (Polymerase Chain Reaction). "Estábamos intentando ver dónde se inicia la replicación, queríamos hacer un estudio más detallado porque los orígenes no están localizados con precisión, así que necesitábamos una mayor resolución", señala la investigadora zamorana. "No es una tecnología nueva, se conoce desde hace 20 años, pero nadie la había usado para este tipo de estudios, así que es una manera distinta de usar una tecnología vieja, es una cuestión de calibración, un sistema distinto del que se utiliza habitualmente", agrega Antequera. Al contar con más resolución, han visto la rereplicación, que en términos del porcentaje del total del genoma es pequeñísimo. Sin embargo, "esto no invalida la utilización de ningún método, de la misma forma que el uso del telescopio no invalida el uso de los prismáticos, simplemente tiene más resolución y ves más lejos, pero los prismáticos siguen siendo útiles para observar algunos fenómenos", explica Antequera.