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HOMEOCAJAS Y FACTORES DE TRANSCRIPCION.
HOMEOBOX En los sistemas complejos la homeostasis ordenante debiera ser compleja. Efectivamente, en la naturaleza, un conjunto de genes estructurales llamados smart o perspicaces que se adhieren a las hebras del mensaje genetico de DNA rigen sobre transiciones de fase importantes en el ciclo vital. En una levadura su conducta tiene alguna de estas dos posibilidades: reproducci�n asexual por brotes o sexual por recombinaci�n mey�tica. �Qu� es lo que regula esto?
La levadura es unicelular pero otros eucariontes multicelulares enfrentan nuevos problemas que tienen una gran trascendencia. Cada c�lula tiene el genomio completo, pero las c�lulas tienen que obedecer a una divisi�n de trabajo, o sea que no deben usar la totalidad de las instrucciones. La conducta de las c�lulas eucariontas tienen bastante m�s de dos opciones: tendr�n que pertenecer a tejidos epiteliales, a tejidos conectivos, o esqueletales, o card�acos, o viscerales, o nerviosos, por ejemplo, partiendo siempre del genomio completo. �C�mo puede ser eso?
La contestaci�n a estas dos preguntas es l�gica y tambi�n asombrosa. Es l�gica porque en el DNA est� todo y en el RNA-m est� la parte (que hemos llamado plano de obra) �til para el destino futuro de la c�lula (sexual en el caso de la levadura, tejido nervioso en el caso de un animal cordado, por ejemplo). La contestaci�n l�gica dice que tiene que haber algo que promueva la transcripci�n de DNA a RNA-m, lo cual ya sabemos que es la acci�n de la RNA polimerasa. La RNA-polimerasa debe trabajar libre en algun caso e impedida en los dem�s. Hasta ac� vamos bien. Lo que la deja trabajar libre es la presencia de un conjunto de algo as� como trece prote�nas diferentes, llamados conjunto de genes elegantes, que entre todas forman un bloque adherido a la hebra del mensaje gen�tico con una misi�n conjunta y com�n. Esa misi�n es la de favorecer la expresi�n de algun gene adecuado a ese cambio. Tiene que haber una cifra alta, digamos trece, formando un conjunto que tiene una misi�n conjunta y en com�n, para activar (1) el gen apagado (0). Esta tarea en que se necesitan tantas se�ales diferentes es un �ndice de la complejidad de la regulaci�n. Se sabe que si faltan muy pocas se�ales, de todos modos se enciende la transcripci�n similar a un homeobox. La divisi�n del trabajo depende de una decena de mensajes, por decir alg�n n�mero, el futuro sexual o asexual depende de una decena de mensajes. Esta realidad de la biolog�a molecular detectada con los microscopios electr�nicos, hubiese provocado una sonrisa incr�dula a cualquier bi�logo. El nombre de ese control m�ltiple y encadenado es el de CAJA, que homeostatiza la expresi�n de los genes de m�xima trascendencia estructural. Se conoce ya, adem�s, que muchas veces puede faltar alguna se�al constituyente de la caja, pero el resto es suficientemente importante en su tama�o para desencadenar la conducta futura sin esperar el 100 % de aprobaci�n de los sistemas de control. (En ingenier�a de control se suele actuar positivamente cuando dos de tres se�ales coinciden, aunque falle una).
Scientific American, agosto 1991, p. 72. 555 SEGMENTACION DE HUEVOS
Repasemos lo visto con respecto al gen de la prote�na bicoide, existente en la madre de la futura mosca de la fruta, y que depositado en un sitio del embri�n marca su futura cabeza. Es un nivel primero y bien importante en la jerarqu�a de las prote�nas que desencadenan el proceso de crecimiento multicelular. En un segundo nivel jer�rquico est�n las prote�nas generadas por los genes de las seis brechas, los genes de brechas. Esas prote�nas tambi�n difunden como la bicoide y gatillan nuevos genes, que est�n en un tercer nivel de jerarqu�a. El proceso se repite por tercera vez y le toca ahora el turno a la acci�n de genes home�ticos. Son genes que tienen una especial secuencia de instrucciones gen�ticas, fija e inamovible, encontrada tanto en plantas como en animales. De all� su nombre: home�tico significa mismo. Reconocidas esas instrucciones que para nada cambian y que aparecen en tantos filos diferentes, es l�gico atribuirles una gran importancia biol�gica, como la tiene la histona IV que tampoco cambia y tambi�n aparece en plantas y animales. Esto implica decir que han pasado mil millones de a�os en que, si existieron cambios, ellos llevaron a la extinci�n. El estudio de los genes home�ticos y de la histona IV mantiene activos a diversos grupos de investigadores. En la drosofila tambien aparecen genes home�ticos de la figura. El resultado es que en la larva, hecha fundamentalmente de prote�nas, aparecen 14 bandas estrechas de prote�nas mientras la membrana todav�a no se form�. La prote�na bicoide, formada por la madre y agregada a los huevos en un sitio cuidadosamente prefijado en el momento inicial, va difundiendo y encendiendo genes diferentes en las catorce bandas. Se habla del gradiente provocado por la prote�na bicoide al difundir molecularmente. De nuevo, fractalmente, esto se repite en escalas cada vez m�s chicas. Muchos oncogenes son formas mutadas de genes que juegan un papel en la diferenciaci�n de tejidos. El homeobox u homeocaja es un segmento de 180 nucle�tidos del DNA de levaduras, plantas y animales, cuya prote�na de nuevo regula la transcripci�n de uno o m�s genes, dependiendo de la especie. Esa prote�na se adhiere al DNA y ayuda a la transcripci�n. Para que se d� una dada transcripci�n de un gen, es necesario que dichas prote�nas, denominadas factores de transcripci�n, aparezcan en el lugar oportuno. Chisaka y Capecchi arruinaron un gen homeobox del rat�n y observaron ratoncitos con malformaciones catastr�ficas. Para que un organismo encienda genes muy delicados e importantes, como el que regula el pasaje del tipo de c�lula asexual de la levadura al tipo de c�lula sexual, es necesario que antes est�n presentes los factores de transcripci�n especializados.
CONCLUSIONES RAZONADAS
La complejidad llega a niveles muy altos a�n en unicelulares como la levadura. El control para evitar equivocaciones durante el desarrollo embrionario de un ser vivo supera lo que ingenuamente nos imaginamos. Que se necesiten trece se�ales diferentes para facilitar una transici�n, escapa a la imaginaci�n m�s frondosa. No podemos hacer otra cosa que admirar la unicelularidad y reconocer, adem�s, que en los multicelulares se da una opci�n muy econ�mica de tiempo durante el crecimiento en paralelo de segmentos en la etapa embrionaria.
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