El estudio muestra por primera vez que el desensamblaje de la envuelta nuclear en eucariotas superiores y el proceso de división nuclear de organismos más simples como la levadura de fisión, podrían estar relacionados evolutivamente y gobernados por mecanismos moleculares similares

Un equipo de científicos dirigido por Rafael Rodríguez Daga y Silvia Salas Pino, investigadores del grupo de Arquitectura y Dinámica Nuclear del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CSIC-UPO-Junta de Andalucía) y profesores del área de Genética de la Universidad Pablo de Olavide, ha llevado a cabo un estudio que describe el mecanismo de división nuclear en la levadura Schizosaccharomyces pombe. Los resultados de la investigación han sido publicados recientemente en la revista Current Biology.

En el estudio se ha usado la levadura de fisión (S. pombe) como organismo modelo eucariota para analizar cómo ocurre la división nuclear. El núcleo es el mayor orgánulo celular y es donde se almacena la información genética (ADN).  Está separado del resto de componentes celulares por una membrana o envuelta nuclear interrumpida solo por complejos de poros nucleares, que permiten el tránsito de moléculas e información entre el núcleo y el citoplasma. El núcleo de esta levadura se divide simétricamente generando dos núcleos de idéntico tamaño y con el mismo contenido genético.

En células eucariotas superiores, la envuelta nuclear se desensambla al inicio de cada mitosis para permitir la captura y segregación de los cromosomas por la maquinaria del huso mitótico que se encuentra en el citoplasma celular.   La envuelta nuclear se reensambla después de la mitosis alrededor de las dos masas de cromosomas, reestableciéndose así la compartimentalización nuclear esencial para el correcto funcionamiento del núcleo.  Sin embargo, en organismos unicelulares, como las levaduras, el huso mitótico se forma dentro del núcleo y la envuelta nuclear permanece intacta durante la mitosis, lo que requiere que al final de la misma se produzca la división de la envuelta nuclear para permitir la separación de los núcleos que recibirán las dos células hijas tras la división.

“Este estudio demuestra que al final de cada mitosis las levaduras inducen la división de la envuelta nuclear por un mecanismo similar al que gobierna el desensamblaje de la envuelta nuclear en las células de eucariotas superiores, es decir, el de nuestras propias células”, explica Rafael Rodríguez Daga. “Sin embargo, en el caso de esta levadura, esto solo ocurre al final de cada mitosis y de forma local, justo en el centro del puente de membrana que mantiene unidos los núcleos. La rotura de la envuelta nuclear en este sitio da lugar a la separación e individualización de los mismos”, añade.

Este mecanismo de división nuclear requiere una concentración local de poros nucleares en el centro del puente de membrana que mantiene unidos los dos núcleos hijos. La eliminación de proteínas que estabilizan la membrana nuclear y la eliminación secuencial de componentes de estos poros nucleares, conducen al desensamblaje de los mismos y a la fenestración o rotura local de la membrana nuclear en esta zona. Además, estos eventos están temporalmente coordinados con la acumulación de proteínas de membrana a ambos lados del sitio de corte. Estas proteínas sellan la membrana y mantienen la compartimentalizacion e integridad del núcleo durante el proceso de división.

Entender los mecanismos que permiten a una célula eucariota romper y sellar la membrana nuclear puede ayudar a entender cómo las células humanas sellan y reparan daños en la envuelta nuclear tanto en situaciones fisiológicas como en situaciones patológicas. “Durante la metástasis tumoral, por ejemplo, las células adquieren la capacidad de atravesar la matriz extracelular y migrar hacia distintos tejidos del organismo. Durante esta migración invasiva las células tumorales sufren deformaciones severas e incluso daños en sus estructuras celulares, entre ellas el núcleo y la envuelta nuclear. Se ha demostrado recientemente que estas células activan rápidamente mecanismos para sellar y reparar estos daños, manteniendo así la viabilidad celular y promoviendo la invasión. Conocer los mecanismos de sellado y reparación de la envuelta nuclear podría ayudarnos en un futuro a interferir o modular estos procesos”, explica el investigador de la Universidad Pablo de Olavide.

El trabajo ha sido desarrollado en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo por tres estudiantes egresados del Grado en Biotecnología: María Expósito Serrano (becaria puente de la UPO), Ana Sánchez Molina (becaria FPU) y Paola Gallardo Palomo (contratada para el proyecto), bajo la dirección de Silvia Salas-Pino y Rafael Rodríguez Daga.

Artículo completo: María Expósito-Serrano, Ana Sánchez-Molina, Paola Gallardo, Silvia Salas-Pino, Rafael R. Daga. ‘Selective Nuclear Pore Complex Removal Drives Nuclear Envelope Division in Fission Yeast’ (2020). Current Biology https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.05.066 

Fuente: Unidad Técnica de Comunicación UPO