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Estudian el desarrollo celular

Por Verenise Sánchez

México, DF. 29 de julio de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Con el objetivo de descubrir por qué ocurren ciertos errores o alteraciones a nivel celular que generan diversas enfermedades como el síndrome de Down o el cáncer, el estudiante mexicano Hugo Arellano Santoyo investiga el esqueleto, desarrollo y división de las células.

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En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, el alumno de Doctorado en Ciencias Biomédicas detalló sobre su proyecto de investigación, que actualmente realiza en la Universidad de Harvard, Estados Unidos.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿En qué consiste su proyecto de estudio?

Hugo Arellano Santoyo (HAS): Todas las células crecen y cambian de tamaño. Al dividirse, por ejemplo, la célula se agranda y cambia de forma, haciéndose como una bola para prepararse para la división celular.

Los cambios de una célula quizá son más aparentes en el desarrollo embrionario cuando una célula grande (el ovulo fertilizado) se divide hasta alcanzar el tamaño de las células normales (mucho más pequeñas).

hugo santoyo arellano01De alguna manera, todo lo que está dentro de las células debe entonces de medir los cambios en el tamaño y ajustar el suyo. La pregunta es cómo miden y cómo ajustan su tamaño para encajar con el de la célula.

En el corazón de todas estas divisiones celulares se encuentra el aparato que está encargado de dividir los cromosomas, se trata del esqueleto celular formado por microtúbulos.

Estos polímeros o carreteras celulares –de los cuales depende que la división celular ocurra sin errores que lleven a problemas como cánceres o síndrome de Down– están compuestos por proteínas muy pequeñas llamadas tubulina, de aproximadamente unos ocho nanómetros (nm), y que de alguna manera deben adaptarse al tamaño de la célula.

Mi investigación consiste en entender a las proteínas (cinesinas desestabilizadoras) que “miden” el tamaño de estos microtúbulos, su mecanismo, y cómo de propiedades encontradas en una molécula emergen patrones globales, en este caso de escala de estructuras.

AIC: ¿En qué fase va?

HAS: Ahora me encuentro en la fase final de una parte de mi proyecto. Junto con mis colegas hemos diseccionado este tipo de cinesinas (la cinesina-8 de levadura, como modelo) y ahora sabemos qué parte de esta proteína realiza qué función, ya que los modelos existentes no explicaban todas las observaciones de estas proteínas.

En cambio, los modelos que ahora proponemos en la Universidad de Harvard –y que estamos terminando de recolectar la evidencia necesaria para sustentarlos– dan un panorama unificador con el funcionamiento de otras proteínas que regulan a los microtúbulos.

Este es solo una etapa de mi proyecto de investigación, ya que en la segunda fase, junto con mi colega Rogelio Hernández, desarrollo estructuras casi atómicas hechas a base de microscopía de electrones criogénica de nueva generación. Esto nos permitirá entender a detalle molecular las interacciones que de estas proteínas.

Actualmente estoy terminando la primera parte del proyecto; la segunda fase espero escribir los resultados en octubre próximo.

AIC: ¿Qué impacto tendrá en la sociedad?

HAS: Mi proyecto tendrá varios impactos, ya que por una parte permitirá entender el funcionamiento de estas proteínas, el cual podemos correlacionar con las mutaciones de células.

No obstante, creo que uno de los aportes más relevantes son los métodos que estamos aplicando. Hemos desarrollado experimentos de bioquímica donde podemos “trasplantar” partes de una molécula a otra “neutral”, para así probar su efecto.

Al mismo tiempo, nuestros datos estructurales nos permiten entender mejor cómo dos proteínas han evolucionado para interactuar de una manera única y darles habilidades específicas.

La prueba final de nuestras hipótesis y experimentos ha sido un experimento de biología sintética donde reconstruimos en una proteína “neutral” las actividades únicas de nuestra proteína de interés.

Creo que la metodología que aplicamos puede ser usada para mejorar interfaces de proteínas que interactúan, algo que seguro será de utilidad para anticuerpos, entre otras cosas.

Asimismo, los métodos de microscopía de electrones que estamos usando nos colocan a la vanguardia en el campo, siendo de los pocos grupos de investigación en el mundo que con estos métodos y los nuevos microscopios nos acercamos al régimen atómico de estas estructuras.

La innovación hace la diferencia

tecnicas estudio celular hugo arellano santoyoAIC: ¿Qué herramientas han desarrollado para optimizar la observación del funcionamiento de las células?

HAS: Más que desarrollar herramientas o hardware hemos adaptado métodos establecidos y aplicado una metodología única. Creo que nuestro método de disección molecular para probar la acción de cada parte de una proteína y para reconstituirla nos da un panorama robusto de los resultados.

Asimismo, la unión de varias acciones que van desde técnicas de visualización y cuantificación de moléculas individuales en tiempo real (microscopia TIRF de fluorescencia) junto con bioquímica nos han dado la oportunidad de ver varios ángulos del mismo problema que convergen en un resultado.

De igual manera, la utilización de los nuevos detectores de electrones directos (K2) y de la nube de Amazon para procesamiento de datos científicos nos han agilizado el trabajo de colectar datos y obtener estructuras moleculares para probar las hipótesis de estas en el laboratorio.

Conacyt apoya a los jóvenes

AIC: ¿Qué papel ha jugado el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) en tu formación académica?

HAS: El Conacyt me ha apoyado siempre de manera indirecta. Yo crecí y sigo creciendo con el consejo. Mis padres son sociólogos y ellos, gracias al apoyo del Conacyt y la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), siempre han investigado; por tal razón yo aprendí a cuestionar la realidad y obtener una metodología sólida.

AIC: ¿Cuál ha sido tu experiencia de participar en los Clubes de Ciencia?

HAS: Mi experiencia organizando y enseñando en los Clubes de Ciencia, que apoya el Conacyt, ha sido increíble. Todos los que estamos organizando esta iniciativa creo que tenemos la convicción de que estamos aquí no porque somos genios o algo así, sino porque tuvimos mentores que nos apoyaron y nos dijeron cómo hacer las cosas, y que nos enseñaron que había cosas más allá.

Asimismo, creo que todos nosotros vemos la necesidad de trabajar para impulsar a los jóvenes de México a hacer ciencia e innovar, ya que vemos muchísimo talento ahí.

AIC: ¿Por qué consideras importante impulsar la vocación científica en los jóvenes?

HAS: Porque la ciencia te enseña a cuestionar las cosas, a buscar explicaciones basadas en la razón y a ver problemas pero, sobre todo, a encontrar soluciones. Creo que hay mucho talento en México que debe ser apoyado, y es momento de no solo hablar de los problemas sino, como buenos científicos o tecnólogos, tratar de resolverlos.

Además, considero que una buena base científica le permite a la gente llegar a cualquier tema con mayor profundidad, puesto que tiene una metodología científica como fundamento.

Hay muchos problemas en el mundo que requieren de ideas frescas, y si nosotros podemos motivar a estos jóvenes a innovar, a ver el mundo como algo posible de entender, pues ya logramos nuestro cometido.

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