Gemc1, un nuevo gen relacionado con ciliopatías

Berta Terré, IRB Barcelona

Todos nacemos sabiendo respirar. Respiramos unas 20 veces por minuto de forma involuntaria e innata. Sin embargo, ese reflejo natural puede convertirse en una pesadilla cuando sufres una enfermedad respiratoria. Es el caso de las personas con ciliopatías, un grupo de enfermedades genéticas raras caracterizadas por mutaciones que afectan la formación o función de los cilios y que, en la mayoría de los casos, se desconoce el gen responsable. Los cilios son importantes, por ejemplo, en el tracto respiratorio para limpiar las mucosas, de ahí los problemas respiratorios que producen.

Los cilios son estructuras especializadas que se proyectan desde la superficie de células polarizadas. Pueden trabajar en solitario -cilio primario- simulando la función de una antena que capta señales del exterior, o agruparse en múltiples cilios encargados de movilizar fluidos. En este último caso nos referimos a células multiciliadas, presentes en epitelios especializados del tracto respiratorio, el cerebro y el aparato reproductor. Se encargan de asegurar la correcta circulación del líquido cefalorraquídeo en el cerebro, de expulsar la mucosidad de las vías respiratorias y de transportar el oocito a través de las trompas de Falopio. Problemas en la generación de este tipo celular se relaciona con un subtipo de ciliopatías de origen genético conocido como MCD (del inglés Mucociliary Clearance Disorders), caracterizado por la aparición de infecciones recurrentes en el tracto respiratorio, la acumulación de líquido dentro del cráneo (hidrocefalia) y problemas de fertilidad.

Microscopía electrónica de transmisión de una célula epitelial respiratoria con múltiples cilios proyectados en su superficie. Imagen cortesía de Berta Terré, IRB Barcelona.

Microscopía electrónica de transmisión de una célula epitelial respiratoria con múltiples cilios proyectados en su superficie. Imagen cortesía de Berta Terré, IRB Barcelona.

En el laboratorio de Inestabilidad Genómica del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona), en colaboración con el Instituto de Oncología Molecular FIRC de Milán, hemos descubierto Gemc1 (Geminin Coiled-Coil Domain-Containing Protein 1) como un nuevo gen indispensable para la generación de células multiciliadas. La ausencia de Gemc1 en ratones imposibilita el proceso de diferenciación a célula multiciliada, afectando los tejidos donde se acumula este tipo celular (la tráquea, el cerebro y los oviductos). Además, los animales sin Gemc1 presentan síntomas similares a los pacientes con “RGMC” (Reduced Generation of Multiple Motile Cilia), una variedad dentro del grupo de MCD. Hasta el momento dicha patología se ha asociado exclusivamente con mutaciones en dos genes, Cyclin O y Multicilin.

Nuestros resultados revelan que Gemc1 controlaría la expresión de genes relacionados con la formación de cilios (incluyendo Cyclin O y Multicilin) para activar correctamente la cascada de diferenciación a célula multiciliada. De la lista de genes regulados por Gemc1 aportada por el estudio destacan especialmente aquellos implicados en la formación de cilios móviles que no se habían asociado anteriormente con estas enfermedades. Dichos genes podrían ser nuevos candidatos para facilitar el diagnóstico, lo que permitiría aplicar tratamientos más personalizados en cada paciente dependiendo del gen causante de la patología.

En conclusión, nuestro estudio publicado en EMBO Journal presenta un modelo animal atractivo para comprender mejor las causas de la enfermedad RGMC a la vez que propone a Gemc1 como un buen candidato para su diagnóstico. Al tratarse de una enfermedad rara, cualquier pequeño avance en la comprensión de su causa supone un paso gigante para favorecer el desarrollo de nuevos tratamientos que ayuden a mejorar la calidad de vida de los enfermos.

Referencia: Terré B, et al. GEMC1 is a critical regulator of multiciliated cell differentiation. EMBO J. 2016 Mar 1. Doi: http://dx.doi.org/10.15252/embj.201592821

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