Un equipo de investigadores del Instituto Salk ha descubierto que una proteína mutada en el síndrome de Werner (un trastorno de envejecimiento prematuro), desempeña un papel clave en la estabilización de la heterocromatina, una forma firmemente empaquetada de ADN. De manera más general, los resultados han sugerido que la desorganización de la heterocromatina puede ser un motor clave del envejecimiento. Esta imagen muestra células humanas normales (izquierda) y células modificadas genéticamente, desarrolladas por los científicos del Instituto Salk, para modelar el síndrome de Werner (derecha), que mostraron signos de envejecimiento, incluyendo su gran tamaño. Imagen: Cortesía del Instituto Salk para Estudios Biológicos
En el estudio, los científicos del Instituto Salk y la Academia de Ciencias de China encontraron que las mutaciones genéticas que subyacen tras síndrome de Werner, un trastorno que conduce al envejecimiento prematuro y la muerte, dieron como resultado el deterioro de las hebras de ADN conocidas como heterocromatina.
El descubrimiento, hecho posible a través de una combinación de tecnologías de última generación de células madre y de edición genética, podría dar lugar a formas de contrarrestar el deterioro físico relacionado con la edad y a prevenir o revertir el daño a la heterocromatina.
“Nuestros resultados muestran que la mutación genética que causa el síndrome de Werner en es el resultado de la desorganización de la heterocromatina, y que esa alteración del empaquetamiento normal del ADN es un motor clave del envejecimiento”, dijo Juan Carlos Izpisúa Belmonte, autor principal del artículo. “Esto tiene implicaciones más allá de lsíndrome de Werner, ya que identifica un mecanismo central del envejecimiento por la desorganización de la heterocromatina, que se ha demostrado que es reversible”.
El síndrome de Werner es un trastorno genético que causa que las personas envejezcan más rápido de lo normal. En Estados Unidos afecta a alrededor de una de cada 200.000 personas. Temprano en la vida las personas con este trastorno sufren enfermedades relacionadas con la edad, incluyendo cataratas, diabetes tipo 2, endurecimiento de las arterias, osteoporosis y cáncer. La mayoría mueren entre los 40 y 50 años de edad.
La enfermedad es causada por una mutación del gen WRN, que es un gen humano que codifica la proteína Werner, un tipo de enzima llamada helicasa. En estudios preliminares se había demostrado que la forma normal de la proteína es una enzima que mantiene la estructura y la integridad del ADN de una persona. Cuando la proteína está mutada en el síndrome de Werner, se alteran la replicación y la reparación del ADN, así como la expresión de genes, que se ha creído que es la causa del envejecimiento prematuro. Sin embargo, no estaba claro exactamente cómo es que la proteína WRN mutada interrumpe esos procesos celulares críticos.
En su estudio, los científicos trataron de determinar con precisión la manera en que la proteína WRN mutada causa tanto caos celular. Los investigadores descubrieron que la supresión del gen WRN conduce a la desorganización de la heterocromatina, lo que indica el papel importante de la proteína WRN en el mantenimiento de la heterocromatina. De hecho, en otros experimentos, demostraron que la proteína interactúa directamente con estructuras moleculares que se conoce que estabilizan la heterocromatina, lo que por primera vez vincula directamente a la proteína WRN mutada con la desestabilización de la heterocromatina.
Izpisúa Belmonte añadió que serán necesarios estudios más amplios para comprender plenamente el papel de la desorganización de la heterocromatina en el envejecimiento, incluyendo la forma en que interactúa con otros procesos celulares implicados en el envejecimiento, tales como el acortamiento de las puntas de los cromosomas denominados telómeros. Además, el equipo de Izpisúa Belmonte está desarrollando tecnologías epigenéticas de edición para revertir las alteraciones epigenéticas con un papel en el envejecimiento y las enfermedades humanas.
Estudio: Weiqi Zhang, Jingyi Li, Keiichiro Suzuki, Jing Qu, Ping Wang, Junzhi Zhou, Xiaomeng Liu, Ruotong Ren, Xiuling Xu, Alejandro Ocampo, Tingting Yuan, Jiping Yang, Ying Li, Liang Shi, Dee Guan, Huize Pan, Shunlei Duan, Zhichao Ding, Mo Li, Fei Yi, Ruijun Bai, Yayu Wang, Chang Chen, Fuquan Yang, Xiaoyu Li, Zimei Wang, Emi Aizawa, April Goebl, Rupa Devi Soligalla, Pradeep Reddy, Concepcion Rodriguez Esteban, Fuchou Tang, Guang-Hui Liu, and Juan Carlos Izpisua Belmonte. A Werner syndrome stem cell model unveils heterochromatin alterations as a driver of human aging. Science (2015), DOI: 10.1126/science.aaa1356.
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