Artículos sobre ciencia y tecnología de Mauricio-José Schwarz publicados originalmente en El Correo y otros diarios del Grupo Vocento

mayo 14, 2011

Cadherinas: el pegamiento de la vida

Diagrama de unión celular mediante cadherina
(imagen D.P. By LadyofHats Mariana Ruiz,
traducción Pilar Saenz, vía Wikimedia Commons
Unas proteínas poco conocidas son responsables de la solidez estructural de la vida y podrían tener la clave de uno de los secretos de la evolución.

Todos recordamos los esquemas de diversos tejidos que vimos en la escuela, niños o ya adolescentes, en láminas, proyecciones o en nuestros libros de texto. Haces de elásticas y alargadas células musculares, como cables de acero capaces de contraerse. El mosaico casi mudéjar en que se disponen las células de la piel de los animales. Las rectas y erguidas lanzas del colénquima que da su rigidez a los tallos vegetSales en haces. Las estrelladas neuronas con sus dendritas fractales y sus largos, largos axones.

Una célula unida a otra célula es toda una revolución en la vida. Después de todo, la vida, que comenzó en nuestro planeta hace unos 4.500 millones de años, se las arregló bastante bien con sólo organismos unicelulares durante unos 3.500 millones, de años. Hace apenas (“apenas” en términos geológicos o evolutivos, claro, aunque sea una cifra prácticamente inimaginable para nosotros) mil millones de años aparecieron los organismos pluricelulares con la consecuente división del trabajo en distintos tejidos y órganos especializados.

A partir de allí, el relativamente sencillo y bucólico panorama unicelular sufrió profundas y continuas alteraciones. Vinieron las plantas y los animales, artrópodos y helechos, peces y algas, flores y velociraptores, abejas y lobos, gusanos y primates. Todos resultado de que en algún momento dado, de un modo que la biología evolutiva lucha por comprender, algunos animales unicelulares descubrieron la forma de trabajar juntos y, efectivamente, unirse, pegarse unos a otros para formar organismos de tremenda complejidad.

Claro que las células de nuestro cuerpo, y las de todos los seres pluricelulares, están unidas entre sí. Y tan bien unidas que resulta sumamente difícil separarlas. De hecho, el intento suele resultar en el desgarre de las paredes y la muerte de las células.

Diría uno que están unidas por un pegamento potentísimo.

Y así es. Los tejidos se mantienen unidos gracias a diversas proteínas que funcionan como “pegamento”. Estas proteínas basadas en azúcares, o glicoproteínas, son las cadherinas, integrinas, selectinas, las adresinas y las del tipo inmunoglobulina. Gracias a ellas, suelen decir los biólogos, no somos simplemente una masa gelatinosa. O menos.

Cada una de estas familias de proteínas incluye numerosas formas distintas que actúan en distintos tejidos de distintos seres vivos. Así, por ejemplo, las cadherinas son proteínas que no se encuentran en las plantas u hongos, sino sólo en los animales (con una excepción que mecionaremos más adelante). Las células de nuestra piel utilizan como adhesivo la E-cadherina, que es la más estudiada de esta familia, mientras que la N-cadherina está presente en células nerviosas y musculares.

Llamar “pegamento” a las moléculas de adhesión celular es una simplificación útil. La realidad es bastante más compleja. Las cadherinas, por ejemplo, que son largas proteínas que pueden estar formadas hasta por 748 aminoácidos, en realidad se extienden desde el interior del protoplasma celular, cruzando la membrana de la célula para extenderse más allá de ella. El extremo que queda fuera de la célula se une al extremo de otra molécula de cadherina de la célula adyacente, como los dos lados de una cremallera.

Las moléculas de adhesión celular se pueden dividir entre las que actúan como cremalleras, uniéndose a otras iguales a ellas (uniones homofílicas) y las que se unen a otras diferentes, como los dos lados del velcro, llamadas por lo mismo uniones heterofílicas. Hay un tercer grupo que se une a una molécula de enlace que actúa como eslabón de unión entre las dos moléculas adhesivas.

Las moléculas de adhesión celular no tienen la única función de servir de unión, sino que intervienen activamente en la comunicación entre las células. Para que un tejido funcione como tal, sus células no sólo deben estar unidas, deben trabajar al unísono, y estas moléculas, tan poco conocidas fuera del laboratorio de biología molecular, permiten que lo hagan al disparar cambios bioquímicos, alterando el metabolismo de la célula, señalizando la actividad de los genes y la fisiología de la célula según las otras células a las que estén unidas.

La relevancia de estas proteínas se puede ver a través de un experimento en el cual se disasoció un embrión de pollo separando las células individuales que lo formaban. Estas células se mezclaron y se colocaron en un medio de cultivo. Lo que se observó fue que las células tendían a reagruparse de acuerdo con el tejido del que habían sido parte. Esta reagregación que da la impresión de que el embrión se tratara de recrear como un experimento de película de ciencia ficción se debe a que las células se unían de acuerdo a las moléculas adhesivas específicas de los tejidos originarios.

Las excepcionales características de estas proteínas permiten suponer que deben tener funciones relevantes en procesos tales como la defensa inmune y la reparación de los tejidos lesionados e, incluso, que puedan darnos inforrmación sobre la proliferación y metástasis de las células cancerosas, pues la migración de las células cancerosas depende de su capacidad de separarse del tejido al que están unidas, lo que implica reducir o anular la expresión de las cadherinas.

Se ha observado que las cadherinas se suprimen en un 45% de cánceres de diversos órganos, y el avance de tumores como los de mama o vejiga está asociado a la pérdida de adhesión celular por medio de la E-cadherina. La medición de la E-cadherina podría ser además una ayuda diagnóstica para identificar tempranamente algunos tumores, cuando aún pueden tratarse con relativa facilidad.

La función de las cadherinas en la evolución ha sido confirmada por un estudio de 2007 de investigadores de la Universidad de California en Berkley, que informaron del hallazgo de genes de cadherinas en coanoflagelados, considerados los más cercanos parientes unicelulares de los animales. Según los investigadores, “el descubrimiento de diversas cadherinas en los coanoflagelados sugiere que las cadherinas pueden haber contribuido a los orígenes metazoarios”. Esto sugiere que parte del secreto de nuestra evolución está en el humilde, aunque complejo, sistema de adhesión que permitió a las células asociarse para, permitiéndonos la metáfora, aspirar a más.

Moléculas adhesivas y aprendizaje

Muchas moléculas de adhesión celular, como la N-cadherina, estáan implicadas en las uniones sinápticas, los puntos donde se transmite la información nerviosa entre las neuronas. La proteína llamada NCAM parece jugar además un importante papel en el aprendizaje y otros aspectos de la actividad cognitiva.