Regulación del ciclo celular por ploidía en Saccharomyces cerevisiae

Abstract

Una de les característiques cel·lulars amb més impacte sobre la seva fisiologia cel·lular és la mida, regulada per multitud de factors extrínsecs i intrínsecs, i una característica de vital rellevància ja que afecta al volum de diferents orgànuls i a la seva proporció, l’arquitectura interna de la cèl·lula i té capacitat de adaptar-se al contingut de DNA. Respecte a aquest últim, i gràcies a estudis que es remunten a un segle fins l’actualitat, es postula que existeix un mecanisme pel que la cèl·lula es capaç de regular la seva mida cel·lular mitjançant la ploïdia. Això passa al llarg de tot l’arbre de la vida, existint evidències d’una correlació lineal entre la mida i el nombre de cromosomes que contenen las cèl·lules. No obstant, aquest mecanisme continua esquiu i es desconeix quins elements participen. Aquest estudi, basat en un model eucariota como és S. cerevisiae, es va iniciar gràcies a la observació prèvia de que vectors llançadora centromèrics, YCp, produeixen un increment de mida. En aquest treball se ha determinat que el centròmer és el principal element inductor d’aquest fenotip, descartant altres opcions com la quantitat de DNA o la recuperació de vies metabòliques aportada per aquests vectors, el que es va confirmar mitjançant cromosomes artificials, YAK, i la integració de nous centròmers condicionals en els cromosomes de llevat. A més, s’ha desenvolupat un sistema per quantificar el número de centròmers aportant a la cèl·lula mitjançant fluorescència, protocol que ha permès relacionar de forma molt precisa la dosis centromèrica a la mida cel·lular. Pel que es refereix al mecanisme molecular implicat, es va observar que un nombre elevat de centròmers augmenta la degradació de la ciclina Cln3 a través de elements del SCF presents en el nucli, el que produeix un clar retràs a la fase G1 i, com a conseqüència, un increment en la mida cel·lular. En aquest mecanisme es revela la participació de proteïnes senyalitzadores del centròmer, com són Mad3, Mad2, i Bub3, així com les interacciones in vivo entre Mad3 i Cln3 o Cdc4. Aquestes dades apunten la existència d’un nou mecanisme molecular per la regulació de la mida cel·lular per ploïdia.

Una de las características celulares con más impacto sobre su fisiología celular es el tamaño, regulada por multitud de factores extrínseco e intrínsecos, y una característica de vital relevancia ya que afecta el volumen de diferentes orgánulos y su proporción, la arquitectura interna de la célula y tiene capacidad de adaptarse al contenido de DNA. Respecto a este último, y gracias a estudios que se remontan desde hace un siglo hasta la actualidad, se postula que existe un mecanismo por el cual la célula es capaz de regular su tamaño celular mediante ploidía. Esto ocurre a lo largo de todo el árbol de la vida, existiendo evidencias de una correlación lineal entre el tamaño y el número de cromosomas que contienen las células. No obstante, este mecanismo permanece esquivo y se desconoce que elementos participan. Este estudio, basado en un modelo eucariota como es S. cerevisiae, se inició gracias a la observación previa que vectores lanzadera centroméricos, YCp, producen un incremento de tamaño. En este trabajo hemos determinado que el centrómero es el principal elemento inductor de este fenotipo, descartando otras opciones como la cantidad de DNA o la recuperación de vías metabólicas aportada por estos vectores, lo que se confirmó mediante cromosomas artificiales, YAK, y la integración de nuevos centrómeros condicionales en los cromosomas de levadura. Además, se ha desarrollado un sistema para cuantificar el número de centrómeros aportado a la célula mediante fluorescencia, protocolo que ha permitido relacionar de forma muy precisa la dosis centromérica al tamaño celular. Por lo que se refiere al mecanismo molecular implicado, hemos observado que un número elevado de centrómeros aumenta la degradación de la ciclina Cln3 a través de elementos del SCF presentes en el núcleo, lo que produce un claro retraso en la fase G1 y, en consecuencia, un incremento en el tamaño celular. En este mecanismo hemos desvelado la participación de proteinas señalizadoras del centrómero, como son Mad3, Mad2, y Bub3, así como las interacciones in vivo entre Mad3 y Cln3 o Cdc4. Estos datos apuntan a la existencia de un nuevo mecanismo molecular para la regulación del tamaño celular por ploidía.