Un estudio del MIT en el gusano C. elegans muestra que el complejo cohesina organiza el genoma y actúa como interruptor entre dos destinos neuronales
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Karem Díaz S.
Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, descubrieron que el complejo proteico cohesina desempeña una función decisiva en la formación de determinadas neuronas. Los experimentos mostraron que la estructura tridimensional del genoma ayuda a decidir qué identidad adopta una célula durante el desarrollo del sistema nervioso.
El trabajo se realizó con Caenorhabditis elegans, un gusano transparente de aproximadamente un milímetro de longitud cuyo sistema nervioso ha sido cartografiado con gran precisión. Los resultados fueron publicados el 31 de julio de 2026 en la revista Science Advances y divulgados por el MIT el 17 de agosto.
La investigación fue desarrollada en el laboratorio de H. Robert Horvitz, profesor de Biología del MIT, investigador del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro y miembro del Instituto Médico Howard Hughes. Dongyeop Lee, investigador posdoctoral del MIT, encabezó los experimentos que permitieron reconstruir el mecanismo.
La cohesina organiza el genoma en tres dimensiones
El ADN no permanece extendido dentro del núcleo celular. Se pliega, forma bucles y establece contactos entre regiones que pueden estar separadas dentro de su secuencia. Esta organización tridimensional influye en qué genes están disponibles para activarse y cuáles permanecen silenciados.
La cohesina participa en ese ordenamiento. El complejo está formado por varias proteínas que rodean segmentos de ADN y contribuyen a aproximar o separar regiones del genoma. Su acción puede modificar la capacidad de los reguladores genéticos para alcanzar determinados genes.
El nuevo estudio muestra que esa arquitectura no constituye solamente un soporte físico. En ciertas células nerviosas, la organización generada por la cohesina interviene directamente en la selección del programa genético que define la identidad neuronal.
La relación entre estructura del ADN y funcionamiento cerebral también aparece en otros campos de la neurociencia. Investigaciones sobre la pérdida del control epigenómico en células cerebrales con Alzheimer han mostrado que la alteración de los compartimentos de la cromatina puede afectar la identidad y la función de neuronas y células gliales.
Un gusano con 118 clases de neuronas facilitó el estudio
El cerebro humano contiene miles de tipos celulares diferentes, lo que dificulta seguir con precisión el origen de cada identidad. El sistema nervioso de C. elegans es mucho más sencillo y está compuesto por 118 clases neuronales, una característica que permite observar cambios específicos provocados por una mutación.
Este organismo también ofrece ciclos de reproducción rápidos y herramientas genéticas que facilitan la desactivación de genes. Aunque sus células no reproducen toda la complejidad humana, numerosos genes y procesos biológicos se han conservado durante la evolución.
La investigación comenzó con gusanos que producían un número excesivo de neuronas adrenérgicas. Estas células utilizan un neurotransmisor relacionado con la adrenalina para comunicarse y ayudan al animal a responder tanto a las condiciones ambientales como a sus estados internos.
Un ejemplar normal posee dos pares de estas neuronas: dos células RIM y dos RIC. Los animales mutantes estudiados por el equipo desarrollaban unidades adicionales de ambos tipos, una anomalía observada inicialmente en 2007 por Takashi Hirose, antiguo integrante del laboratorio de Horvitz.
La mutación en coh-1 cambió el destino celular
Dongyeop Lee descubrió que los gusanos con una mutación en el gen coh-1 formaban neuronas adrenérgicas adicionales. Este gen codifica uno de los componentes del complejo cohesina.
El investigador probó posteriormente otras mutaciones capaces de interferir con diferentes partes del complejo. El resultado se repitió: cuando la cohesina no funcionaba correctamente, los animales desarrollaban demasiadas neuronas RIM y RIC.
La explicación no era una simple proliferación excesiva. Algunas células que normalmente debían adoptar otra identidad estaban cambiando de destino y convirtiéndose en neuronas adrenérgicas.
El desarrollo de circuitos nerviosos depende de que las neuronas adquieran la identidad adecuada, migren hasta su posición y formen conexiones funcionales. Otro estudio sobre el papel de la neuropilina-2 en los circuitos neuronales inhibidores mostró cómo la alteración de un regulador genético puede afectar la migración celular y desequilibrar las señales excitatorias e inhibitorias.
Dos proteínas actúan como un interruptor molecular
Los experimentos revelaron que la cohesina trabaja con EOR-1, una proteína reguladora de genes. Su equivalente humano es PLZF, un factor de transcripción que participa en distintos procesos de diferenciación celular.
La colaboración entre la cohesina y EOR-1 dirige determinadas células para que se transformen en neuronas productoras de ácido gamma-aminobutírico, conocido como GABA. Este neurotransmisor reduce la actividad de otras neuronas y cumple una función inhibitoria esencial en numerosos sistemas nerviosos.
Cuando la cohesina o EOR-1 no podían realizar su función, las células que debían convertirse en neuronas GABAérgicas adoptaban una identidad adrenérgica. El cambio mostró que los dos posibles destinos dependen de un sistema regulador capaz de seleccionar qué programa genético se ejecuta.
La cohesina actuaría reorganizando el genoma para modificar la manera en que EOR-1 interactúa con el ADN. Según Lee, el resultado demuestra que la estructura del material genético dentro del núcleo es un componente activo de la determinación neuronal.
Las mutaciones afectaron todo el desarrollo del animal
Las neuronas adicionales no fueron la única consecuencia observada. Los gusanos con alteraciones en la cohesina crecieron lentamente, tuvieron dificultades para desplazarse y presentaron defectos reproductivos.
Estos problemas reflejan la amplia participación del complejo en la formación de células y tejidos. Una modificación de la cohesina puede afectar diferentes órganos porque cambia la regulación del genoma en múltiples etapas del desarrollo.
La actividad genética también puede alterarse como respuesta a experiencias posteriores. Una investigación reciente sobre los cambios epigenéticos producidos por estrés temprano en neuronas de ratones encontró variaciones en la compactación de la cromatina y en la sensibilidad de determinadas células cerebrales.
Los dos trabajos abordan procesos diferentes: el estudio del MIT analiza la asignación de identidad durante el desarrollo de un gusano, mientras la investigación sobre estrés examina modificaciones posteriores en ratones. Ambos ilustran que el funcionamiento neuronal depende no solo de la secuencia del ADN, sino también de cómo se organiza y regula.
Una conexión con el síndrome de Cornelia de Lange
Las alteraciones observadas recuerdan algunos aspectos del síndrome de Cornelia de Lange, un trastorno genético poco frecuente que afecta el desarrollo físico, cognitivo y conductual. La enfermedad puede estar causada por mutaciones en genes vinculados con la cohesina o con su regulación.
El nuevo trabajo no demuestra que el mecanismo identificado en el gusano explique por completo la enfermedad humana. Tampoco propone un tratamiento disponible. Su aportación consiste en ofrecer un modelo experimental para estudiar cómo una cohesina defectuosa modifica la identidad celular, el desarrollo y el comportamiento.
El laboratorio de Horvitz ya encontró mutaciones adicionales que contrarrestaron parcialmente los efectos de la cohesina deteriorada. Los gusanos portadores de estas modificaciones supresoras mostraron una mejoría en su estado general.
El equipo trabaja ahora para identificar los genes afectados por esas mutaciones. Si las rutas biológicas correspondientes se conservan en humanos, podrían convertirse en candidatas para nuevas investigaciones terapéuticas relacionadas con el síndrome de Cornelia de Lange.
Ese paso requerirá comprobar primero el mecanismo en otros modelos y determinar si puede modificarse sin alterar las numerosas funciones que la cohesina desempeña en el organismo. La distancia biológica entre un nematodo y una persona obliga a interpretar los hallazgos como evidencia básica, no como una intervención clínica inmediata.
Fuente referencial:
MIT News
