Esta estructura permite la migración de los cromosomas durante la división celular, asegurando su fidelidad. En particular, mostraron que tres parámetros son suficientes para explicar esta variabilidad.
Un enfoque de ciencia de datos para estudiar la variabilidad celular
Cada célula es diferente de su vecina. Cuantificar esta variabilidad es indispensable, ya que contiene información importante sobre los mecanismos celulares subyacentes.
Arriba, marcaje de los microtúbulos en cian y de los cromosomas en magenta, así como los polos del huso mitótico, incluidos los centrosomas, estructuras seguidas en nuestros análisis. La imagen está tomada en una metafase tardía.
Abajo a la izquierda, los tres arquetipos, con un arquetipo adicional menos esperado más visible. Estos arquetipos representan elongaciones típicas del huso mitótico a lo largo del tiempo en metafase y anafase.
Abajo a la derecha, una clasificación que muestra la medición de cada arquetipo para reproducir las elongaciones en algunas condiciones genéticamente modificadas. Cada color corresponde a un gen dado. Cuando los puntos están cerca, esto sugiere fenotipos similares y sugiere que los genes pertenezcan potencialmente a la misma vía de señalización o al mismo mecanismo.
© Jacques Pécréaux y Laurent Chesneau
En un artículo publicado en la revista PloS Computational Biology, los científicos se interesaron en la longitud del huso mitótico, que se forma para permitir la migración de los cromosomas durante la división celular, para estudiar esta variabilidad. Esta medida se usa comúnmente para indicar si la división se está desarrollando correctamente.
Usaron el nematodo Caenorhabditis elegans para llevar a cabo este estudio. En efecto, en este modelo, las divisiones celulares son bien conocidas y se producen de manera reproducible. Además, es fácil manipular el genoma para controlar con precisión la relación entre el fenotipo y el genotipo.
Los científicos reunieron las curvas de elongación de 1500 células en condiciones control y genéticamente modificadas para representar la variedad de posibilidades. Para realizar un análisis sin prejuicios, basaron su enfoque únicamente en los datos. Los descriptivos de variabilidad fueron extraídos automáticamente.
Con este método, obtuvieron dos descriptivos similares a los ya conocidos: la longitud del huso y la tasa de elongación durante la anafase (etapa de la mitosis en la que los cromosomas alcanzan el polo del huso mitótico).
Pero los científicos descubrieron uno nuevo: el acortamiento al final de la metafase (etapa de la mitosis donde los cromosomas se reúnen en el centro del huso), presente en todas las condiciones. Un fenotipo de este tipo estaba anteriormente limitado a células con errores en los enlaces cromosómicos.
Un análisis que revela los mecanismos fundamentales.
Estos tres descriptivos explican el 95 % de la variabilidad, lo que sugiere que la compleja coreografía del huso depende únicamente de unos pocos mecanismos básicos. Esto también limita los fenotipos posibles, destacando los mecanismos que aseguran la robustez de la división.
Además, los científicos mostraron que la longitud final del huso en anafase, importante para determinar el destino de las células hijas, ya está fijada al final de la metafase, a pesar de una completa reestructuración del huso entre estas dos fases. Esto revela una interdependencia inesperada entre los husos en metafase y anafase.
Además, los mismos descriptivos explican la variabilidad en condiciones genéticamente modificadas. Esto sugiere que no aparece ningún mecanismo nuevo en las células defectuosas. Solo cambian las contribuciones de los mecanismos.
Al final, estos resultados destacan los principios mecánicos fundamentales que gobiernan los husos mitóticos y su robustez. Esto ayudará a identificar el mecanismo mediante el cual las células cancerosas logran dividirse a pesar de los defectos acumulados y a pesar de los tratamientos antimítoticos.
Más allá de estos primeros resultados sobre el huso mitótico, estos trabajos también ofrecen una herramienta práctica para cuantificar fenotipos en otros contextos celulares. Mediante el uso de inteligencia artificial, este método permitirá proponer nuevos genes candidatos implicados en los mecanismos de la división celular. Es un desafío importante para aumentar nuestra comprensión e identificar a los actores de los mecanismos, para, en su caso, convertirlos en futuros objetivos terapéuticos.
Referencias:
Le Cunff Y, Chesneau L, Pastezeur S, Pinson X, Soler N, Fairbrass D, et al. (2024). Unveiling inter-embryo variability in spindle length over time: Towards quantitative phenotype analysis.
PLoS Comput Biol 20(9): e1012330. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1012330