2 CHAPTER TWO: PROJECT PERFORMANCE MEASUREMENT
2.3 Performance Measurement in Construction
La protección telomérica es clave para amortiguar la pérdida de material genético en cada ronda de división celular, por el denominado “problema de la replicación terminal”. En el año 1972, James Watson escribió: mientras que el crecimiento orientado en dirección 5’ hacia 3’ debería avanzar de manera fluida hasta el final de la hebra molde, no veo una manera simple para que el crecimiento en dirección 3’ hacia 5’, alcance el extremo 3’ de su hebra molde (Watson, 1972). Efectivamente, las ADN polimerasas convencionales son inca-
paces de replicar de manera completa las moléculas de ADN lineales, este es el de- nominado problema de la replicación terminal. Las ADN polimerasas copian el ADN en dirección 5' 3' y no puedan comenzar la síntesis de novo; por eso emplean
pequeños fragmentos de ARN como cebadores. La denominada hebra conductora puede ser sintetizada de manera continua, sin embargo, la hebra retardada se sintetiza en forma de pequeños fragmentos de ADN (fragmentos de Okazaki), cebados por ARN. Una vez completada la síntesis, los cebadores de ARN son eliminados y los fragmentos de ADN, ligados. La eliminación del cebador más distal en el extremo 5’ da lugar a un hueco de unas 8-12 nucleótidos, causando, por tanto, la pérdida de ma- terial genético terminal cada vez que la célula replica su ADN (revisado por Vega et al., 2003). Esta replicación del ADN da lugar a un producto de extremos romos, a
partir de la síntesis de la hebra conductora que requiere una digestión nucleolítica en dirección 5' 3' para generar el extremo 3’ sobresaliente y permitir la formación de la estructura telomérica. El producto de la síntesis de la hebra retardada presenta un pequeño extremo sobresaliente, tras la eliminación del cebador, que parece ser sufi- ciente para configurar una estructura telomérica funcional (revisado por Verdun y Karlseder, 2007), (Figura 1.10).
Figura 1.10.El problema de la replicación terminal y el procesamiento de los extre- mos cromosómicos. Adaptado de Vega et al., 2003.
En cada división celular, los telómeros se acortan a causa del problema de la repli- cación terminal y del procesamiento de los extremos cromosómicos por nucleasas (revisado por Samassekou et al., 2010). Cuando los telómeros alcanzan una longitud
crítica, o se altera el complejo núcleo-proteico, son reconocidos como puntos de ADN dañado y provocan la muerte de la célula o la entrada en senescencia. En célu- las humanas, las vías dependientes de p53 y RB (retinoblastoma) son las responsables de monitorizar la disfunción telomérica (revisado por Samassekou et al., 2010 y Ver-
dun y Karlseder, 2007). Las células que continúan dividiéndose y superan su límite replicativo normal, pierden la protección telomérica residual y entran en el estado de crisis, caracterizado por una inestabilidad genómica masiva y muerte celular. Algunos clones de células transformados emergen, y aunque la activación de telomerasa no es esencial para la adquisición de un fenotipo transformado, muchas células que escapan de manera exitosa del estado de crisis, han reactivado la actividad telomerasa. La reactivación de la enzima en células con telómeros críticamente cortos permite el establecimiento de clones inmortales y genéticamente inestables, evento que consti- tuye un paso clave para el desarrollo del cáncer. Sin embargo, la reactivación de te- lomerasa en células que no han llegado al estado de crisis evita alcanzar la inestabili-
dad genómica mediada por el acortamiento telomérico (revisado por Verdun y Karls- eder, 2007), (Figura 1.11).
Figura 1.11. Acortamiento telomérico, muerte celular, senescencia y cáncer. Las células
se dividen de manera exponencial, y los telómeros se acortan desde una longitud media de 15 Kb hasta alcanzar una longitud crítica, en torno a 4-6 Kb. Entonces se produce la parada del ciclo celular o la muerte de la célula (azul). La activación de telomerasa antes de este evento permite a las células dividirse de manera indefinida y mantener la estabilidad genómica (ver-
de). Si las rutas de p53 y RB están afectadas, las células continúan dividiéndose (naranja) hasta perder por completo la protección telomérica, alcanzándose la fase de crisis, muerte celular e inestabilidad genómica masiva (rosa oscuro). Si la telomerasa es reactivada antes de que la erosión telomérica sea completa, las células son rescatadas de la inestabilidad genómica (rosa claro). Sin embargo, la reactivación de telomerasa tras la acumulación de mutaciones,
agudiza la inestabilidad genómica, permitiendo que algunos clones portadores de múltiples mutaciones escapen de la muerte celular. Estas células están predispuestas a la transforma-
ción oncogénica (marrón). Adaptado de Verdun y Karlseder, 2007.
El acortamiento telomérico no sólo se produce como consecuencia de la replica- ción celular. El ambiente celular también juega un importante papel regulando la longitud telomérica y la actividad telomerasa. El estrés oxidativo puede causar acor- tamiento telomérico y los antioxidantes pueden decelerarlo (Zglinicki et al., 1995 y
Zglinicki, 2002). El estrés psicológico está asociado de manera significativa con ma- yores niveles de estrés oxidativo, menor actividad telomerasa y menor longitud telo- mérica, como se evidenció en las células mononucleares de sangre periférica de ma- dres sanas de niños crónicamente enfermos, premenopáusicas, vs. madres sanas de
niños sanos, premenopáusicas (Epel et al., 2004). El diagnóstico y tratamiento del
cáncer deriva en muchos pacientes en una respuesta de estrés crónico. El estudio presentado por el Doctor Edward Nelson, jefe de la Unidad de Hematolo- gía/Oncología de la Universidad de California, Irvine, en la 102 Conferencia anual de la Asociación Americana para la Investigación del Cáncer (AACR, American Associa- tion for Cancer Research, AACR) en Orlando, Florida, revela la importancia del apo- yo psicológico a mujeres con cáncer de cuello uterino para tratar el estrés y modular la longitud telomérica (http://www.aacr.org/home/public--media/aacr-in-the- news.aspx?d=2341).