Un equip de l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona del CSIC i de l’IRB Barcelona revela com el nombre de còpies del material genètic influeix en els processos de mort cel·lular que donen forma als òrgans durant el desenvolupament. El procés d’autofàgia, relacionat amb el reciclatge de components cel·lulars i la mort cel·lular, té un paper fonamental en la resposta a l’estrès i al càncer. El treball s’ha publicat a la revista Autophagy.
Durant el desenvolupament, la mort programada de determinades cèl·lules exerceix un paper essencial per donar forma als òrgans i permetre un creixement adequat. Aquesta mort cel·lular es produeix en alguns casos com a efecte de l’autofàgia, un procés cel·lular essencial pel reciclatge dels components cel·lulars danyats o no desitjats i que, portat a l’extrem, pot acabar eliminant la mateixa cèl·lula.
Un equip investigador de l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB) del CSIC i de l’IRB Barcelona liderat per Jordi Casanova i Panagiotis Giannios han revelat una nova relació entre l’autofàgia i la poliploïdia, un fenomen en el qual les cèl·lules contenen múltiples còpies del material genètic. En concret, han identificat una situació en que el nivell d’autofàgia és molt més gran a les cèl·lules com a més còpies d’ADN tinguin, arribant fins i tot a desencadenar aquesta mort cel·lular programada.
Aquest descobriment, publicat a la revista científica Autophagy, i que té com a primera autora Beatriz Pino-Jiménez, investigadora del IBMB-CSIC, aporta nous coneixements sobre els processos biològics que donen forma als organismes en les seves primeres etapes de vida, i obre la via per comprendre millor malalties relacionades amb el desenvolupament i també amb el càncer.
“La poliploïdia és un fenomen comú en moltes espècies, inclosos els humans, malgrat que encara molt desconegut quant als seus efectes i comprendre’n les implicacions pot tenir un impacte significatiu en medicina”, explica Jordi Casanova, que es professor d’investigació del CSIC i cap del laboratori de Desenvolupament i Morfogènesi a Drosophila de l’IRB Barcelona.
Cèl·lules progenitores i poliploïdia
Les cèl·lules progenitores són cèl·lules que poden donar lloc a diferents tipus cel·lulars. En el cas de la mosca Drosophila melanogaster, el model animal amb el qual s’ha dut a terme aquest estudi, les cèl·lules progenitores són cèl·lules de la larva que mantenen la capacitat de donar lloc a l’organisme adult. Les cèl·lules progenitores no presenten poliploïdia (tenen una única còpia del set de cromosomes) i això permet que sobrevisquin a la metamorfosi i puguin formar part de l’adult.
“En el cas del càncer, és habitual que es generin cèl·lules amb diverses còpies d’ADN (o poliploides) i podria ser que això els permetés resistir millor, per exemple, el tractament amb quimioteràpia. Per això és important entendre aquest procés”, afegeix Panagiotis Giannios, investigador postdoctoral del mateix laboratori.
Poliploïdia en la tràquea de la mosca del vinagre
Per estudiar aquest procés, l’equip científic va treballar amb les tràquees, el sistema respiratori de Drosophila melanogaster com a model d’estudi, que presenten el mateix tipus de cèl·lules, algunes de poliploides i d’altres no.
“Treballar amb la tràquea de la mosca Drosophila ens ha permès comparar cèl·lules del mateix tipus, algunes amb poliploïdia i d’altres sense, i veure com la poliploïdia es correlaciona amb la mort cel·lular durant la metamorfosi”, explica Beatriz Pino-Jiménez, que va dur a terme aquest projecte com a part dels estudis de doctorat.
L’equip investigador treballa ara per entendre si les cèl·lules poliploides responen millor a situacions d’estrès i quins són els mecanismes subjacents a aquesta resposta.
Aquest treball ha rebut finançament del Ministeri Espanyol de Ciència i Innovació i de la Generalitat de Catalunya.
Article de referència:
Polyploidy-associated autophagy promotes larval tracheal histolysis at Drosophila metamorphosis. Beatriz Pino-Jiménez, Panagiotis Giannios & Jordi Casanova. Autophagy (2022) DOI: 10.1080/15548627.2023.2231828
Projecció total d’una secció del tronc dorsal traqueal d’una larva de tercer estadi de Drosophila (Beatriz Pino-Jiménez)