¿Cáncer de mama en plantas?

El cáncer de mama es el tumor más frecuente en la población femenina en todo el mundo. En España se diagnostican unos 26000 casos al año y 1 de cada 8 mujeres está en riesgo de padecerlo a lo largo de su vida (datos AECC).

Genes implicados: BRCA1 y BRCA2

Aunque el proceso es complejo y los tumores se pueden desarrollar por otras razones, el cáncer de mama en humanos se da mayoritariamente por mutaciones en los genes BRCA1 y BRCA2. En un estado normal, estos dos genes son cruciales para la supervivencia celular: reparan el ADN para que se pueda transmitir a las siguientes generaciones. En el caso de las plantas la reparación de ADN es aún más importante, ya que al no moverse, no pueden protegerse de factores que mutan el ADN, como por ejemplo, el sol.

Los humanos tenemos dos copias de cada uno de estos dos genes, y una mutación en una de las copias (mutación heterozigótica), ya hace que las probabilidades de padecer cáncer sean de más del 80%. En mamíferos, si la mutación se da en las dos copias del gen (mutación homozigótica), el individuo muere en estados tempranos del desarrollo.

BRCA1 y BRCA2 actúan en todos los tipos celulares del organismo, pero las mutaciones afectan sobretodo a la mama aunque también pueden desarrollar tumores en ovario, páncreas, endometrio, próstata, estómago, laringe, trompas de falopio….
La terapia para este tipo de cáncer es difícil ya que los genes implicados son esenciales para la vida celular. Un medicamento que los ataque, dañaría todas las células, así que hay que buscar un mecanismo que pueda atacar solamente a las células que presentan mutaciones.

Organismos modelo: Arabidopsis thaliana

Autor: Marie Lan Nguyen

Aunque el genoma humano se secuenció en 2001, fue en el 2000 cuando se secuenció el primer genoma vegetal: el de Arabidopsis thaliana. Esta planta emparentada con la mostaza y las coles no tiene gran valor comercial, pero sí científico.

Se considera un organismo modelo en biología vegetal ya que tiene un ciclo vital corto (de un año en estado salvaje y de 6-8 semanas en laboratorio) lo que permite obtener descendientes rápidamente. Además, tiene pocos cromosomas, lo que permite que se puedan generar mutantes fácilmente y estudiarlos. Algunas cosas que las investigaciones con Arabidopsis han permitido conocer son el mecanismo de floración de las plantas, el crecimiento de raíces y la forma de actuar de las hormonas vegetales.

BRCA1 y BRCA2 en plantas

El estudio del genoma de Arabidopsis thaliana permitió que en 2003 se descubrieran en esta especie los genes AtBRCA1 y AtBRCA2, los homólogos de los genes de mamíferos BRCA1 y BRCA2 (respectivamente).
Este hallazgo hizo que la comunidad científica se preguntara si estarían presentes también en otros organismos vegetales. Una primera comparación de secuencias genéticas vegetales concluyó que AtBRCA1 y AtBRCA2 se encuentran en la mayoría de las plantas de las que se tiene el genoma secuenciado. Aunque hay alguna excepción, como por ejemplo en las algas verdes (Chlorophyta) y Lycopodiopsida (grupo antiguo familia de los helechos) en las que solo se encuentra uno de estos dos genes.

Se ha observado que en los vegetales, AtBRCA1 y AtBRCA2 tienen la misma función que sus homólogos en mamíferos: reparan el ADN. Pero además, en el caso de AtBRCA2, en plantas este interviene en lo que podríamos llamar la “respuesta inmunitaria” frente a patógenos (Resistencia Sistemática Adquirida).

En lo que a estructura se refiere, estos dos genes son muy parecidos entre vegetales y animales lo que hace pensar que vienen de un ancestro común de hace unos 16000 millones de años. La diferencia más evidente y conocida es una pequeña región presente en la mayoría de plantas (menos en las algas verdes) y no en los mamíferos, que se cree que podría intervenir en el desarrollo del embrión vegetal.

Mutaciones vegetales y cáncer

Arabidopsis, como los mamíferos, presenta dos copias de información genética, lo que hace que tenga dos copias de AtBRCA1 y dos de AtBRCA2. En este caso, aunque las dos copias de uno de los dos genes estén mutadas, contrariamente a lo que pasa en mamíferos, el organismo completa su desarrollo.

Que la mutación homozigótica no sea letal en plantas es un gran hallazgo. Esto permite que se pueda investigar cómo afectan estos genes en el desarrollo del zigoto y conocer sus funciones principales. Si se consigue estudiar cómo funcionan los homólogos de BRCA1 y BRCA2 en las plantas, quizás podríamos entender mejor el mecanismo por el que pueden desarrollar tumores en mamíferos y quizás estar más cerca de encontrar una cura para el cáncer de mama.

Y recuerda: ¡La plantciencia es la madre de la ciencia! 🌻

Fuentes e información interesante:
Arabidopsis thaliana | Seres modélicos
Arabidopsis thaliana: la “mala hierba” que alcanzó la cima de la ciencia vegetal | NAUKAS
Cáncer de mama | Todo sobre el Cáncer | AECC
Jiao, Y., Zhang, Y. and Zhu, Y. (2016). Recent advances in the research for the homolog of breast cancer associated gene AtROW1 in higher plants. Science China Life Sciences, 59(8), pp.825-831.
L’Intelligence des plantes | Planète Gaïa
Pfeffer, C., Ho, B. and Singh, A. (2017). The Evolution, Functions and Applications of the Breast Cancer Genes BRCA1 and BRCA2. Cancer Genomics & Proteomics, 14(5), pp.293-298.
Tracing Breast Cancer’s History | Science & Innovation | The Loom by Carl Zimmer
Trapp, O., Seeliger, K. and Puchta, H. (2011). Homologs of Breast Cancer Genes in Plants. Frontiers in Plant Science, 2.

Imagen destacada
Arabidopsis thaliana plants are seen inside the growth chamber of the Advanced Plant Habitat (APH) Flight Unit No. 1 prior to harvest of half the plants. Original from NASA. Digitally enhanced by rawpixel. Autor: Rawpixel Ltd

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