( reunlones ClenTIFICOS) SE CELEBRO EL CICLO «RECEPTORES CELULARES Y SENALES QUIMICAS» • Cincuenta cientificos, entre ellos II Premios Nobel, han participado en estas sesiones des de 1982
Cincuenta destacados cientificos de diversos paises -entre ellos once Premios Nobel- han participado en los cidos que en torno a diversos temas relacionados con la Biologia Molecular y sus Aplicaciones viene organizando la Fundacion Juan March en su sede desde 1982, dentro de la especial atenci6n que esta institucion dedica a dicha area, a traves de conferencias y de su Plan ide Ayu das y Becas en la materia. «La nueva Biologia», «La nueva Neuro biologia», «ADN y cancer», «DNA y expresion genetica», «Medi cina Molecular» y, recientemente, «Receptores celulares y seiiales quimicas» han sido los temas de los seis cidos de conferencias en los que investigadores considerados como maximos especialistas en sus respectivas areas de trabajo, asi como destacados doctores espa iioles, procedentes de diversas universidades y laboratorios de inves tigaci6n de nuestro pais, han explicado los resultados de sus ulti mos trabajos. En estos seis ultimos aiios han intervenido en estas sesiones los Premio Nobel de Medicina Rodney Porter, Cesar Mils tein, David H. Hubel, Roger Guillemin, Christian De Duve, Gerald M. Edelman y el espaiiol Severo Ochoa; y los Premios Nobel de Quimica Frederick Sanger, Aaron Klug, Walter Gilbert y Max Fer dinand Perutz,
En cada cicIo, las conferen de Oxford (Inglaterra), que abor cias fueron precedidas de una do el tema de la base molecular presentacion del ponente, a car de la inmunidad en las en fer go de un cientifico conocedor medades infecciosas, presentado de sus investigaciones y de su por Jose M. Kreisler; el argen significacion en el panorama tino Cesar Milstein, tarnbien general de la investigacion bio Premio Nobel de Medicina, cuya logica. conferencia se titulaba «Anti En el primero de estos ciclos, cuerpos monoclonales: ~por que dedicado a la nueva Biologia, y para que?», quien fue presen dieron conferencias Antonio Gar tado por Julio Rodriguez Villa da Bellido, profesor de Investi nueva; y Sidney Brenner, direc gacion en el Centro de Biologia tor del Laboratorio de Biologia Molecular del Consejo Superior Molecular del Medical Research de Investigaciones Cientificas, Council, de Cambridge (Ingla de Madrid, quien hablo sobre terra), quien, presentado por «La morfogenesis en los seres Carlos Asensio, hablo sobre «La vivos», y fue presentado por e1 nueva Biologia: avances en Cien doctor Federico Mayor Zaragoza; cia y Tecnologia», el Premio Nobel de Medicina Tambien de cuatro sesiones 1972 Rodney Porter, profesor de consto el CicIo que en mayo de ~ Bioquimica en la Universidad 1983 se dedico a1 tema de «La , 29 ~ nueva Neurobiologia». En el en Stony Brook (Estados Uni V participaron los Premios Nobel dos), que se ocupo de «Transfe de Medicina David H. Hubel y rencia genica y oncogenes». J OSl; Roger Guillemin, quienes, pre Maria Segovia de Arana y Car sentados, respectivamente, por los Vicente Cordoba presenta Antonio Gallego Fernandez y ron, respectivarnente, a estos dos Jose Manuel Rodriguez Delga cientificos. do, disertaron sobre «EI ojo, el La cuarta reunion cientifica cerebro y la percepcion» (Hubel) de esta serie, en 1985, trato del y «Control de la hormona del «DNA y expresion genetica» y crecimiento» (Guillemin). Ade conto con la intervencion de mas de estos dos cientificos, cinco destacados especialistas: la participaron el argentino A. Clau doctora Margarita Salas, profe dio Cuello, supervisor de los sora de Investigacion del CSIC, Laboratorios de Investigacion adscrita al Centro de Biologia del Departamento de Farmaco Molecular « 30 cina 1959). El doctor Perutz Antonio G. Garcia, de la Uni hablo sobre «Cristalografia de versidad de Alicante; Alberto Rayos X y disefio de drogas»: Sols, Gabriela Morreale y Ma De Duve, del Instituto Interna nuel N. Fernandez, los tres ulti cional de Patologia Celular y mos de la Universidad Auto Molecular de Bruselas, 10 hizo noma de Madrid. sobre «Lisosomas y Medicina»: Abrio el cicIo Michael J. Be el doctor David J. Weatherall, rridge con una conferencia sobre del Departamento de Medicina «Sefiales de transduccion en mem Clinica de Nuffield, Universi branas biologicas». Nacido en dad de Oxford, trato sobre Rhodesia en 1938, el doctor «ADN recombinante y la pre Berridge investiga desde 1969 en vencion de enfermedades heredi la Unidad de Quimica y Fisio tarias»: y el espafiol Eladio logia de Invertebrados de la Vifiuela, del Centro de Biologia Universidad de Cambridge (Ingla Molecular del c.s.r.c. sobre terra). Su campo de investiga «Evasion del virus de la peste cion principal se centra en la porcina africana del sistema inmu accion de las hormonas y los nologico», Estos cuatro cientifi neurotransmisores al nivel celu cos fueron presentados por Jose lar. Por su parte, el doctor A. Lopez de Castro (Perutz); Jean-Pierre Changeux hablo so Antonio Garda-Bellido (Vifiue bre «EI receptor de la acetilco la); Manuel Serrano Rios (De tina». Nacido en Domont (Val Duve); y Cesar Milstein (Wea d'Oise), Francia, en 1936, Chan therall). geux es jefe del Laboratorio de Neurobiologia Molecular del Ins Receptores celulares y sen ales tituto Pasteur, de Paris, y profe quimicas sor de este Instituto y del Co llege de France. La tereera sesion del cicIo EI Premio Nobel de Medicina corrio a cargo del cientifico de 1972, Gerald M. Edelman, y los origen espafiol, nacionalizado nor doctores Michael J. Berridge, de teamericano, Pedro Cuatrecasas, la Universidad de Cambridge y verso sobre «Receptores de (Inglaterra); Jean-Pierre Chan membrana: estructura y fun geux, del Instituto Pasteur, de cion». Nacido en 1936 en Ma Paris; Pedro Cuatrecasas, de la drid, es actualmente profesor en Glaxo Inc. (Estados Unidos); los Departamentos de Medicina Miguel Beato, de la Phillips y de Farmacologia y Fisiologia Universitat, de Marburgo (Ale de las Universidades de Duke, mania); y Leo Sachs, del Weiz en Durham, y de Carolina del mann Institute of Science, de Norte, en Chapel Hill, y vice Rehovot (Israel), intervinieron presidente «senior» de los Labo en el ultimo de estos cicIos ratorios Glaxo Inc. de Investi cientificos, celebrado reciente gacion y Desarrollo, que dirige mente, del 2 de marzo al 6 de desde 1986. abril, en la Fundacion Juan De la «Regulacion de la expre March. sion genica por hormonas este Los citados cientificos fueron roides» trato el espafiol, resi presentados, respectivamente, dente en Alemania, Miguel Bea por los doctores Severo Ochoa, to. Nacido en Salamanca en del Centro de Biologia Molecu 1939, desde 1977 es profesor de lar, de Madrid, y Premio Nobel Bioquimica en el Instituto de de Medicina; Jose A. Hedo, del Quimica Fisiologica de la Uni- ~ e.S.I.e.-Fundacion j imenez-Diaz: versidad de Marburgo (Alerna- , 31 f\ nia) y anteriormente fue inves M. Edelman, que hahlo sobre V tigador asociado en el Departa «Regulacion molecular del de mento de Bioquimica de la sarrollo de tejidos y organos». Universidad de Columbia en Nacido en Nueva York en 1929, Nueva York. Edelman es profesor en la Rocke feller University de Nueva York. Siguio la intervencion de Leo Desde 1981 dirige un Programa Sachs, en torno a «Control mo de Investigacion en Neurocien lecular del desarrollo». Nacido cia del Instituto de Neurociencia. en 1924, Sachs es, desde 1952, Le debemos nuestro conocimien investigador cientifico y director to actual de la estructura de los del Departamento de Genetica anticuerpos. del Weizmann Institute of Scien ce, de Rehovot (Israel). Seguidamente se ofrece un resumen de las distintas confe Finalmente, el cicIo se cerro rencias del cicIo, asi como un con la intervencion del Premio extracto de las palabras de los Nobel de Medicina 1972 Gerald presentadores. Michael Berridge: «SENALES DE TRANSDUCCION EN MEMBRANAS BIOLOGICAS» as celulas responden a una gran variedad de sefiales L quimicas externas, como tora, capaz de unirse especifi por ejemplo hormonas, neuro camente a la sefial externa. La transmisores y factores de ere siguiente es una proteina trans cimiento, los cuales se unen ductora, capaz de trasladar a la especificamente a receptores si sefial a una enzima. tuados en la superficie celular. Esta proteina transductora es Estos receptores estan ligados a de especial interes, ya que po mecanismos de transduccion, cu dria tratarse del producto del ya mision consiste en transfor oncogen «Ras». La proteina mas mar la sefial externa en una 0 interna cataliza la hidrolisis de unas pocas sefiales internas 0 un substrato fosforilado, el PIP2, segundos mensajeros -el ATP que es un cornponente de la cicIico es el clasico ejemplo, membrana plasmatica, en inosi En esta conferencia nos cen tol trifosfato y diacilglicerol. La trarernos en un mecanismo de primera es una sustancia solu transduccion descubierto recien ble en el citoplasma, donde actua ternente, el cual se basa en la como segundo mensajero, pro ruptura de un lipido de inositol vocando la liberacion de caleio para generar dos segundos men procedente de almacenes intra sajeros: el inositol trifosfato ce!ulares del reticulo endoplas (lP3) y el diacilglicerol (DC). mICO. En este mecanismo de rransduc La elevacion de la concentra cion estan implicadas tres pro cion de caleio en el citoplasma teinas de membrana: la mas modifica diversas actividades in externa es una proteina recep tracelulares y desencadena la 32 respuesta biologica final. El otro culo, la fertilizacion y la trans producto de la hidrolisis inicial, mision del impulso nervioso. el diacilglicerol, permanece en Utilizando colorantes fluores la membrana plasmatica, donde centes especificos para el calcic, activa una enzima denominada hemos podido comprobar que proteina-quinasa C, la cual es el proceso de Iertilizacion de la capaz de transferir grupos fos celula huevo lleva consigo ,un fato a otras proteinas y modifi drastico aumento de los niveles car asi la Iuncion de las mis de calcio. La inyeccion de IP3 mas. Por otra parte, un deri en oocitos mimetiza la accion vado del IP3, el I (1, 3, 4, 5) de la fertilizacion. En este caso P4, modifica la actividad de las la liberacion de calcio parece proteinas de la membrana plas afectar a la regulacion de la matica responsables del trans expresion genica, porte de calcio. Tanto el IP3 como el DC son finalmente Este mecanismo tarnbien inter reciclados al cornponente fosfo viene en la transrnision del rilado inicial. impulso nervioso. El PIP2, al Este mecanismo de activacion controlar los niveles intracelula celular es utilizado por un buen res de calcio, es capaz de modu numero de hormonas, neuro lar la sefial nerviosa. transmisores y factores de ere Por otra parte, tanto IP3 co cimiento, y esta implicado en mo DC afectan a la apertura una gran variedad de procesos cierre de los canales de potasio, biologicos, entre los que cabe regulando asi la excitabilidad destacar la contraccion del mus neuronal. .Jose A. Hedo: «ACT/VAC/ON CELULAR POR SEGUNDOS MENSAJEROS» na de las cuestiones centra les de la biologia moder U na es el estudio de los mecanismos por los que las partir de los derivados del fosfa sefiales quimicas externas son tidilinositol ha estimulado a analizadas, transmitidas y ampli numerosos laboratorios a estu ficadas en el interior de la diar su papel en muy diversos celula, Los trabajos de Michael modelos biologicos. Este sistema J. Berridge han tenido un papel es utilizado por un buen nume fundamental en la caracteriza ro de hormonas, neurotransmi cion de un nuevo sistema de sores y factores de crecimiento activacion celular mediante se y esta involucrado en una gran gundos mensajeros. En este sis variedad de procesos Iisiolo tema, la union de la hormona 0 gicos, tales como la fertiliza sefial quimica al receptor pro cion, la secrecion, la contrac voca la escision 0 hidrolisis de cion muscular, el metabolismo un componente de la membra y la multiplicacion celular. No na celular, un fosfolipido deno obstante, su mayor interes con minado fosfatidilinositol bifos ceptual estriba en que muestra fato. como en respuesta a una sefial El descubrimiento del meca quimica externa se generan dos ~ nismo de activacion celular a mensajeros intracelulares distintos. , 33 .Jean-Pierre Changeux: «EL RECEPTOR DE LA A CETILCOLINA» a comunicacion entre las neuronas y los organos L que inervan se realiza teina transmembranal, esto es, mediante el proceso de transmi que atraviesa la membrana plas sion sinaptica. A la terrninacion matica de la celula postsinap nerviosa que genera el mensaje tica, yendo desde el exterior de se denomina elemento presinap dicha celula hasta el citoplasma. tico, y la celula efectora que Este receptor posee un eje de recibe el mensaje se llama ele cuasimetria. El receptor se ha mento postsinaptico, Ramon y purificado utilizando un ana Cajal demostro que ambos ele logo de aceti1colina marcado mentos no tienen contacto fisi radiactivamente y empleando cro co. La transmision del impulso matografia liquida de alta pre nervioso a traves de la hendi sion. Una ventaja importante dura sinaptica se realiza median para el estudio del sistema estri te una sustancia neurotransmi ba en que el receptor purificado sora. En el caso de las sinapsis puede incorporarse en membra colinergicas, el neurotransmisor nas artificiales manteniendo su es aceti1colina. Cuando el impul actividad biologica, so nervioso, que se transmite en Cada una de las subunidades forma de sefial electrica, llega a que constituyen el receptor ha la terrninacion del elemento pre sido purificada y determinada sinaptico, se produce una entra su secuencia de aminoacidos, Se da de ca1cio extracelular en ha encontrado que existe un 40 dicha terrninacion, que produce 60% de homologia entre las la liberacion de aceti1colina. Esta cadenas. A partir de estos datos molecula se difunde rapidamente es posible predecir la estructura y a1canza la superficie del ele espacial del receptor. La zona mento postsinaptico, donde se mas externa es hidrofilica y une reversiblemente a una pro contiene el sitio de union a ace teina: el receptor colinergico. 'El ti1colina. La parte que atraviesa efecto de esta union es la aper la membrana esta formada por tura de un poro 0 canal ionico varias helices alfa, ricas en ami formado por la propia proteina noacidos hidrofobicos: en esta receptora, 10 que genera una zona se encuentra el canal ioni nueva sefial electrica que aca co. Finalmente, la parte de la rrea una determinada respuesta proteina que se encuentra en el Iisiologica. La aplicacion exo citoplasma tiene caracter hidro gena de aceti1colina mimetiza la filico. respuesta electrica, El receptor de aceti1colina es Utilizando un antagonista Io una proteina oligomerica com tolabil (DDF), ha sido posible puesta de cuatro subunidades, localizar el sitio de union a ace una de las cuales esta repetida. ti1colina en el dominio 179-207 Su peso molecular es de 50 de la subunidad aHa. Asimismo 60.000 d. Se trata de una pro se ha encontrado un sitio unico 34 de alta afinidad para la sus tan que conduce a su desaparicion cia clorpromazina, un inhibidor en las zonas de la membrana no competitivo del canal ionico, ajenas a la union sinaptica, La evolucion de la distribu Finalmente hay un incremento cion topografica y propiedades en la expresion de este gen cuya del receptor de acetilcolina du consecuencia es la acumulacion rante la Iormacion de la union del producto en la zona sinap neuromuscular en celulas de tica. La obtencion de clones de pallo conlleva una secuencia c-DNA de las distintas subuni compleja de procesos, incluyen dades del receptor ha permitido do diferentes niveles en la ex establecer que la represion tran presion del gen del receptor. sitoria de su biosintesis es esen Podemos distinguir tres eta pas cia 1 para la correcta transmision basicas, En la primera se pro del impulso nervioso. La obten duce una expresion del gen cion y caracterizacion de clones consecutiva a la fusion de mio genomicos ha permitido com blastos y miotubulos. Posterior probar que los promotores de mente se produce una represion estos genes inducen especifici de la biosintesis del receptor dad de tejido. . Antonio G. Garcia: «ESTRUCTURA Y FUNCION DEL RECEPTOR CDLINERGlaJ» as contribuciones cientifi cas mas notables del doc L tor Changeux se relacio nan can la caracterizacion mo como sondas para marcar irre lecular de una proteina de mem versiblemente los receptores; can brana: el receptor para la ace ella dio importantes pasos en tilcolina. La estructura molecu el intento de aislar, purificar y lar y la Iuncion del receptor caracterizar molecularmente el colinergico se conocen hoy en receptor. detalle gracias a los trabajos del Previamente habia trabajado doctor Changeux. Ha utilizado can el Premia Nobel Monad y metodologias Iisiologicas para junto can Wyman habia des esclarecer los cambios electricos crito un «modela alosterico con que la activacion del receptor certado» que explicaba los me genera en las celulas que 10 canismos de accion de ciertos poseen. Descubrio que el sitio enzimas. de union para el neurotransmi Hoy, gracias a sus trabajos, sor podria ser ocupado irrever conocemos la secuencia comple siblemente por ciertas toxinas ta de las cuatro subunidades de extraidas de venenos de serpien que se compone el receptor y tes y otras que se fijaban espeei muchas de sus transiciones con Iicamente al para que forma el forrnacionales, que regulan la canal ionico. La utilizacion de apertura y cierre del canal. Es toxinas radiactivas llevo al doc posible que en la actualidad no tor Changeux a una observa se conozca can tanto grado de cion irnportante: que se unian detalle y sofisticacion ninguna ~ de manera irreversible al recep otra proteina receptora como la tor. En consecuencia, las utilizo del receptor para la acetilcolina. 35 Pedro Cuatrecasas: < os receptores son protei nas de membranas capa L ces de unirse especifica branales. En algunos casos apa mente a un ligando (par ejemplo, rece un corto segmento cerca hormonas, factores de crecimien del extrema C terminal, que to, etc.) y desencadenar una contiene una tirosina; es posible respuesta biologica. Este pro que la fosforilacion de esta tiro ceso puede llevarse a cabo me sina juegue un papel importante. diante distintos mecanismos: Las tecnicas de ingenieria ge (1) En el caso mas simple, el pro netica han permitido realizar pio receptor es un ionoforo. La un extraordinario avance en el union con el ligando 10 activa estudio de estos receptores. Ha permitiendo el paso de iones a sido posible, en algunos casos, traves de la membrana. Este localizar el dominio del recep cambio transitorio en la con tor que tiene afinidad por el centracion ionica del citoplasma ligando construyendo moleculas es desencadenante de una res quimericas a partir de c-DNA puesta celular. (2) El receptor que contienen mezclas de domi puede activar una enzima, 0 nios de dos receptores diferen bien (3) el propio receptor tiene tes, y observando el efecto al actividad enzirnatica cuando se transformar con este DNA celu une al ligando y da lugar a un las animales. De esta forma se producto que desencadena una han conseguido receptores de respuesta. (4) La respuesta tam insulina que responden a EGF bien puede producirse a traves y viceversa. de la actividad kinasa del recep En general, las proteinas que tor, el cual es capaz de fosfori constituyen un receptor estan lar a otras moleculas activando compuestas de varias subunida las, 0 bien (5) el propio receptor des iguales 0 diferentes 0 bien se autofosforila, abandona la son proteinas que atraviesan la membrana plasrnatica y viaja al membrana plasmatica. Sin em nucleo, donde modifica la expre bargo, es mas dificil entender sion genica. Otro mecanismo como se desencadena una sefial (6) consiste en la presencia de a traves de la membrana cuando receptores dimericos en la super el receptor esta constituido por ficie que, al unirse al ligando, un solo dominio proteico, como viajan a otra parte de la celula es el caso del EGF. Se han pro donde ejercen su accion; este puesto dos hipotesis: segun la mecanismo se conoce como en primera, la union del receptor docitosis mediada por receptor. con el ligando induce un cam Se ha determinado la estruc bio de conforrnacion que 10 tura de numerosos receptores, desplaza hacia el exterior 0 el tales como los de la insulina, el interior de la celula (hipotesis EGF, el LDL, la interleukina 2, del «push-pull»): la segunda el del IgA/IgM, entre otros. En hipotesis sugiere que la union general, son proteinas transmem- con el ligando induce la agru 36 pacion de las proteinas recep sajero. El receptor de la insu toras. Iina activa una fosfoIipasa C, la En algunos casos, los recepto cual provoca la ruptura entre res no atraviesan la membrana, las cadenas de acidos grasos y sino que se encuentran anclados la cola de gIicosil-fosfatidil-ino a esta mediante cadenas de aci sitol del segundo mensajero. Es dos grasos. Recientemente hemos ta molecula queda asi Iiberada estudiado receptores que tienen de la membrana, pudiendo via en su extrema carboxi-terminal jar a otra celula 0 unirse a otro una cola de gIicosil-fosfatidil receptor de la propia membrana. inositol, la cual se une ados Existe una estrecha relacion en cadenas de acidos grasos que tre el modo de accion de los anclan la molecula, Receptores oncogenes y los receptores de tales como los de la acetiIcoIi membrana. Las proteinas onco nesterasa, 5' nucleotidasa y ThI, genicas pueden actuar mimeti entre otros, responden a esta zando factores de crecimiento, estructura. En el mecanismo de mimetizando receptores de fac accion de la insuIina parece tores de crecimiento 0 por efecto que interviene una molecula intracelular directo sobre el con de este tipo como segundo men- trol del crecimiento. Alberto Sols: «VEINIEANOS DE ASOlMBROSA PRODUCTIVIDAD» no de los secretos de la eficacia de muchos sis U temas biologicos a nivel molecular es la frecuentemente paso a ser pionero en el campo gran afinidad entre biomolecu de receptores hormonales, con las: macrornoleculas con micro la identificacion y aislamiento del moleculas 0 macrornoleculas en receptor para la insulina, hace tre S1. Constantes de disociacion una quincena de alios; para en el rango micromolar 0 na culminar en 1986 con la identi nomolar permiten una sorpren ficacion preliminar de 10 que dente eficacia en el mundo vivo puede ser el largamente buscado a nivel molecular; siendo posi segundo mensajero para la in ble como fruto de un largo suIina: un inositol-glucano, que proceso de evol ucion de protei hubiera sido impensable hace nas biologicamente activas hasta unos alios, pero que podria ser valores optimos de afinidades ahora una logica consecuencia con substratos y efectores. del actual rapido frente: de avan El doctor Cuatrecasas fue un ce en el conocimiento del fasci pionero del estudio de la afinidad nante mundo de la circuiteria entre enzimas y substratos, a reguladora en membranas celu niveI basico: mecanismo de accion lares. de los enzimas; y aplicado: la La asombrosa productividad cromatografia de afinidad que del doctor Cuatrecasas a 10 lar Ie hizo famoso y Ie ha servido go de una veintena de alios de potente abordaje experimental. tiene, pues, ahora una perspec De las interacciones enzima tiva del mayor interes en fisio- ~ substrate, el doctor Cuatrecasas logia y medicina. r 37 Miguel Beato: «REGULACION DE LA EXPRESION GENICA POR HORMONAS ESTEROIDES» ada una de las celulas. que componen un orgarusmo C vivo contiene en su DNA diante ensayos de proteccion toda la informacion genetica y, frente a DNAsa I (foot-printing), sin embargo, cada celula en es posible averiguar a que seg particular solo expresa una par mento del DNA se une especifi te de dicha informacion. La camente el receptor. Se han regulacion de la expresion geni estudiado los promotores de va ca esta programada y la infor rios genes, tales como el del macion necesaria para realizar tumor de mama del raton este programa esta tambien con (MMTV) y el gen de liozima de tenida en el DNA. En organis polIo, entre otros; localizandose mos superiores existen al menos los segmentos de DNA con afi dos niveles superpuestos de con nidad por el receptor. Esta pro trol de la actividad genica: el piedad puede ensayarse clonando primero concierne a los meca los segmentos de DNA en una nismos de diferenciacion celu construccion apropiada que con lar, se realiza a nivel estructural tiene el promotor del gen de la -cromatina 0 DNA- y tiene timidin-kinasa unido a la parte un caracter basicamente irrever estructural del gen de la acetil sible; el segundo actua sobre cloranfenicol-transferasa. Con es celulas ya diferenciadas, modu ta construccion se transforman lando la expresion de progra fibroblastos y se mide si el mas geneticos determinados, y es segmento clonado confiere indu de naturaleza transitoria. cibilidad por glucocorticoides. El mecanismo de accion de El analisis de la secuencia de las hormonas glucocorticoides nucleotidos de los sitios fijado corresponde a este segundo gru res de varios genes permite es po. Estas hormonas atraviesan tablecer una secuencia consenso, la membrana plasmatica median en la que el hexanucleotido te un proceso de transporte no TGTTCT esta muy conservado, muy bien conocido y se unen a El receptor se aproxima a la receptores especificos que se en doble helice a traves de la hen cuentran en el citoplasma celu didura mayor, estableciendo con lar. La union con la hormona tacto con el DNA al menos en activa el receptor y este com cuatro puntos dentro de la se plejo activado se dirige al nu cuencia consenso; estos puntos cleo y es capaz de unirse a se encuentran separados 9-10 secuencias especificas del DNA; bp, por 10 que tendran la mis la consecuencia de esta union es rna orientacion en dos vueltas la activacion 0 represion de consecutivas de la doble helice. determinados genes. Este tipo de estructura es com El receptor de glucocorticoi patible con un modelo en el des es una proteina que, por que un dimero del receptor su movilidad electroforetica, tie interacciona con un sitio fijador. ne un tamaiio de 750 aa. Me- Para explicar el modo de 38 accion de la hormona se ha tor activado (unido a la hor propuesto una hipotesis cine mona), al elernento regulador, tica. Se ha visto que eI receptor, modifica la estructura de la en ausencia de la hormona, es cromatina en la region circun capaz de fijarse a secuencias dante y probablemente disuelve espedficas de DNA, pero la hor el nucleosoma, permitiendo el mona aumenta las constantes de acceso a la polimerasa, la enzi asociacion y disociacion, Esto rna encargada de la transcripcion, ayudaria al receptor a buscar su Mas dificil resul ta explicar la secuencia reguladora en tre la accion de los elementos regula totalidad del genoma. Tambien dores situados lejos del inicio se ha visto que la union del de transcripcion. Una posibili receptor a su elernento regula dad radica en que el DNA Iuera dor, en ausencia de horrnona, una molecula alosterica capaz no afecta a la transcripcion. de transmitir informacion a 10 Parece que la union del recep- largo de la doble helice. Gabriela Morreale: «IMPORTANTES CONTRIBUCIONES A LA ENDOCRINOLOGIA» l profesor Beato ha realiza do importantes contribu E ciones dentro del campo fica, estudiando finalmente la de la regulacion de la expresion interaccion del receptor de pro genica por esteroides, Nacido en gesterona con este gen. Por otra Salamanca, en 1939, estudio Me parte, ha contribuido de forma dicina en Valladolid y Barce decisiva a la caracterizacion, pu lona. Terminada su licenciatura rificacion y modo de accion del trabajo un afio con su padre, receptor de glucocorticoides, ha ginecologo de Burgos, e inicio biendo identificado la region en Madrid su carrera de investi del DNA con la que interac gacion. En eI 67 marcho a ciona, Alemania. Como becario de la Actualmente esta investigando Fundacion Alexander von Hum que ocurre despues de esta inter boldt, investigo el modo de accion entre el receptor hor accion de los glucocorticoides monal y los elementos regula en higado usando tecnicas bio dores del DNA y cuales son los quimicas clasicas. mecanismos por los que esta Tras sus trabajos en la Universi interaccion se traduce en un dad de Columbia, en Nueva York, cambio en la eficiencia de trans desarrollo en Marburgo (Alemania) cripcion de los genes. Asi pues, dos Iineas principales de inves no solo ha contribuido de for tigacion: por una parte, la carac ma notable a que la Endocrine terizacion y purilicacion de la logia ya no tenga «hueco el uteroglobina, proteina tipica del corazon», sino al esclarecimien utero de conejo, que se induce to de como las celulas especiali por progesterona; la determina zadas expresan de diferente ma cion de su estructura primaria y nera su dotacion genetica, que ~ terciaria, y la caracterizacion de es la misma para todas las celu la region del DNA que la codi las de un individuo. 39 Leo Sachs: «CONTROL MOLECULAR DEL DESARROLLO» Odas las celulas de un or ganismo descienden de pre T cursoras, denominadas ce tiene la actividad biologica «in lulas madre, las cuales son capa vitro». EI clonaje de los genes ces de multiplicarse rapidamen que codifican para estas protei te, dando lugar a los distintos nas ha puesto de manitiesto la tipos de celulas especializadas. existencia de familias multi Concomitantemente a este pro genicas. ceso de diferenciacion, las celu Las dos clases de inductores las dejan de reproducirse. En deben actuar de forma distinta. un organismo vivo este proceso Se ha comprobado que los in esta estrechamente regulado. Al ductores de diferenciacion son gunos tejidos son capaces de capaces de unirse a DNA modi regenerarse y otros no. Por ejem ficando la expresion de ciertos plo, las celulas sanguineas se genes. Por el contrario, los in estan produciendo y diferencian ductores de crecimiento no se do de forma continua a partir unen a DNA. Deben estimular de las celulas hematopoyeticas la multiplicacion de celulas pre pluripotentes de la celula osea. cursoras por algun procedimien En mi laboratorio hemos esco to indirecto, gido este sistema como modelo Uno de los inductores esti para estudiar el proceso de dife mula el crecimiento de las celu renciacion celular. EI primer las madre, que luego pueden paso consistio en desarrollar un diferenciarse en una amplia ga metodo para cultivar «in vitro» rna de descendientes, por ejem precursores de celulas sangui plo, macrofagos, granulocitos, neas. Solo se obtuvo exito cuan megacariocitos y otros. Otro ac do se realizaba el cultivo sobre tua sobre celulas que pueden una «capa nutricia» de Iibro diferenciarse solamente en ma blastos. Posteriormente se vio crOfagos y granulocitos. EI ter que los Iibroblastos segregaban cero y cuarto inductores del ere al medio sustancias que indu cimiento afectan solo a los pre cen el crecimiento y la diferen cursores de los macrofagos y ciacion de las celulas sangui granulocitos, respectivamente. Pa neas. De esta forma se identifica rece que los inductores de ere ron dos tipos de factores: aque cimiento establecen una jerar 1I0s que inducen el crecimiento quia de especificidad. celular y aquellos que inducen En las celulas norrnales, las la diferenciacion, los cuales ac acciones de los inductores de Ulan en varias etapas del pro crecimiento y diferenciacion es ceso. Estos Iactores son de natu tan acopladas. EI factor de ere raleza proteica: en algunos casos cimiento estimula la produccion se trata de glicoproteinas, aun del factor de diferenciacion, Las que no parece que el carbohi celulas leucernicas son capaces drato sea esencial, ya que el de reproducirse incesantemente. componente no glicosilado man Se ha visto que algunas cepas 40 de celulas malignas tienen esca revirtiendose el proceso cance sos 0 nulos requerimientos de roso, En contraposici6n a este factor de crecimiento ex6geno; tipo de celulas de diferenciaci6n otras cepas requieren el factor, positiva (D+), se han encon pero 10 producen endogenamen trado clones incapaces de dife teo Otro tipo de cambio en las renciarse (D-). En consecuen eelulas cancerosas desacopla el cia, estos factores de diferencia equilibrio entre multiplicaci6n ci6n podrian utilizarse clinica celular y diferenciaci6n. mente para corregir anormalida Ante el aporte artificial de des en el desarrollo de las factores de diferenciaci6n, algu celulas sanguineas. De ser asi, nas Iineas de celulas leucernicas la rernision de la malignidad son capaces de responder adop por diferenciaci6n celular indu tando las caracteristicas de celu cida abriria un nuevo tipo de las especializadas y, por tanto, terapia contra el cancer. Manuel N. Fernandez: «NUEVAS PERSPECTIVAS PARA EL TRATAMIENTO DEL CANCER» • os trabajos que desde los afios sesenta han venido L desarrollando el Dr. Sachs demostrativas de que una y otra y sus colaboradores en el Depar alteraci6n obedecen a mecanis tamento de Cenetica del Insti mos reguladores de la diferen tuto Weizmann, de Israel, han ciaci6n, que permiten que esta tenido como objetivo la investi pueda ser inducida por la acci6n gaci6n de los mecanismos que de factores naturales 0 por la de regulan la proliferaci6n y la Iarmacos que pueden actuar, diferenciaci6n de las celulas de bien activando la acci6n de caracter germinal de las que dichos factores, bien a traves de depende la permanente normal mecanismos diferentes. Estos ha renovaci6n de las celulas de la llazgos han abierto nuevas pers sangre, asi como las alteracio pectivas para el tratamiento de nes de estos procesos cuando las leucemias agudas y de los tales celulas precursoras expe procesos tumorales en general: rimentan la transformaci6n tu la de soslayar el defecto gene moral que deterrnina el desarro tico provocado por los agentes llo de las leucemias; enfermeda causales, reconduciendo la celu des estas que constituyen un la tumoral hacia un comporta modelo ventajoso para el estu miento biol6gico normal. dio del problema de la oncoge nesis y de la acci6n de los agen En el momenta actual estas tes terapeuticos de efecto anti posibilidades de tratamiento es neoplasico, tan siendo investigadas mediante La celula que experimenta la ensayos terapeuticos en los que transformaci6n pierde capacidad se utilizan Iarmacos con capaci de diferenciaci6n, en tanto que dad de inducir diferenciaci6n mantiene capacidad de prolife celular, como tratamiento unico ~ raci6n. Las investigaciones reali o en combinaci6n con agentes zadas por el Dr. Sachs son que ejercen efecto citot6xico. 41 ~ Gerald Edelman: «REGULACION MOLECULAR DEL DESARROLLO DE TE]IDOS Y ORGANOS» l problema de la diferen ciacion celular, en otras E palabras, de como los ani pas de tejidos conduce al desa males adquieren su forma a rrollo del ernbrion. partir del huevo fertilizado, es Parece que la clave de la muy antiguo en la historia de regulacion radica en unas mo la biologia y no exento de leculas llamadas CAM: molecu polemica. Actualmente no existe las de adhesion cel ular. Se trata una teoria adecuada del desarro de glicoproteinas de membrana llo, de la misma forma que si que median la union celula existen teorias que explican la celula durante la ernbriogenesis evolucion de las especies 0 los y la histogenesis. Las CAM procesos geneticos. La razon es primarias, como la N-CAM (mo triba en que solo ahora se estan lecula de adhesion celular de empezando a describir los pro neuronas), aparece en los pri cesos moleculares que conducen meros estadios de la histogene a la Iormacion del animal adul sis y se redistribuye espacial to. La cuestion clave es: como mente en la induccion neuronal puede un codigo genetico uni y las siguientes inducciones se dimensional especificar a un ser cundarias. El analisis del meca vivo de una especie dada con nismo de union indica que es tres dimensiones. hemofilico (las celulas N-CAM Durante el desarrollo las celu se unen a otras celulas N-CAM) las se ven abocadas a cinco y dependiente de Ca2+. Una posibilidades distintas; esto es, CAM secundaria, la Ng-CAM, las celulas pueden (l) dividirse, media la union entre neuronas (2) diferenciarse, (3) moverse a y entre neuronas y celulas de otto lugar del ernbrion, (4) inter glia y aparece solo en tejido accionar con otras celulas 0 (5) nervioso y solo en cel ulas post morir. Recientes experimentos mitoticas, L-CAM aparece en sobre los procesos Iundamenra celulas hepaticas. les que regulan el desarrollo Todas las CAMs sufren modu han abierto nuevas perspectivas laciones de superficie celular, que pueden dar una solucion al cambios de predominio, cam problema. El mayor interes radi bios en su distribucion (polari ca en el conocimiento de las dad) 0 modificaciones quimicas moleculas que regulan la adhe durante el desarrollo embriona rencia de un tipo de celulas con rio. Algunos de estos cambios otro. Algunas de estas molecu modifican las constantes de afi las han sido identificadas y se nidad entre celulas, En el desa han realizado estudios sobre el rrollo del sistema nervioso apa lugar y el momenta del desarro rece una secuencia de£inida es llo embrionario en que son paciotemporal en la distribu expresadas. Con ello hemos em cion de N-CAM y Ng-CAM. pezado a comprender como el Los analisis con sondas de plegamiento de las distintas ca- c-DNA sugieren que estas mole 42 culas estan codificadas par uno aves. La aparicion de masas o pocos genes. Los datos sobre celulares unidas par N-CAM las secuencias temporales defi junto a otras unidas por L nidas de expresion de las CAM, CAM se ha encontrado repeti sobre la conservacion evolutiva das veces en todos los puntos de de la especificidad de union y induccion embrionaria. Traba su influencia en la modulacion jos mas recientes indican que de la union, indican que el las CAM pueden jugar un papel efecto principal de las CAM en causal en ciertos aspectos de la la morlogenesis se ejerce median induccion: es posible perturbar te retroalirnentacion de los pro in vitro la induccion de plumas pios genes CAM y la subsi utilizando anticuerpos contra las guiente distribucion de las dife CAM. Este conjunto de datos rentes moleculas en las superfi sugiere que, si bien las mismas cies celulares. Este punto de CAM pueden emplearse tanto vista se ve refarzado par recien en sistemas neuronales como tes experimentos en la apari no-neuronales, sus funciones en cion regular y periodica de N el desarrollo del sistema ner CAM y L-CAM durante la far vioso dependen de la morfolo macion de papilas, barbulas y gia y otras caracteristicas esped barbas de las pl umas de las ficas de las neuronas. Severo Ochoa: «ABORDA]E MOLECULAR DEL SISTEMA NER VIOSO» ebemos a Gerald Edelman y a Rodney Porter, que n recibieron juntamente el Premio Nobel de Fisiologia 0 En la actualidad, Edelman se Medicina en 1972, nuestro cono ha interesado en el estudio del cimiento de la estructura mole desarrollo embrionario del sis cular de los anticuerpos, 10 que tema nervioso y trata de encon abrio un amplio cauce al estu trar un abordaje molecular al dio de los mecanismos geneticos mismo. Estos estudios le han y moleculares de la inmunidad. conducido al descubrimiento de Las inmunoglobulinas son pro 10 que el llama «moleculas de teinas de alto peso molecular adhesion cel ular», glicopro farmadas por dos parejas de teinas de elevado peso molecu cadenas polipeptidicas: la cade lar, de las que se conocen hasta na ligera y la pesada, las cuales ahara tres tipos. Dos de elIas estan unidas par puentes disul provocan la adhesion de las furo. Cada una de estas cadenas neuronas, es decir, de las celu consta de una region constante las nerviosas propiamente di y otra variable. La region varia chas, y la de las neuronas a las ble es responsable de la Iijacion celulas gliales. La modulacion del antigeno y confiere al anti de la distribucion, concentra cuerpo su especificidad. La re cion 0 naturaleza quimica de gion constante determina las estas sustancias jugaria, segun propiedades efectaras, como par Edelman, un papel esencial en ejemplo la Iijacion del comple el desarrollo y morfogenesis del mento. sistema nervioso. • 43