Micronúcleos: mecanismos de formación, factores de riesgo y sus aplicaciones en ensayos de genotoxicidad.

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Cuando un micronúcleo está formado por fragmentos acéntricos, se considera de tipo clastogénico y si está formado por cromosomas completos se considera de tipo aneugénico. Existen diversos mecanismos que pueden dar origen a fragmentos de cromosomas acéntricos, entre ellos puede deberse a una a mala reparación del rompimiento del ADN de doble cadena o pueden surgir por roturas en el ADN que no logran ser reparadas (Fenech et al, 2011). Asimismo, la reparación por escisión simultánea de ADN dañado (por ejemplo, 8-oxo-desoxiguanosina) o por la incorporación de bases inapropiadas en el ADN (por ejemplo, uracilo) que se encuentran en proximidad y en el lado opuesto de hebras de ADN complementarias, conducen al rompimiento de la doble cadena de ADN (Fenech et al 2002), que si no es reparado adecuadamente da como resultado el re-arreglo asimétrico de cromosomas e intercambio de los mismos.

Los cromosomas enteros mal segregados pueden surgir a partir de cromosomas que no son unidos al huso. Este evento puede ser producido por varios mecanismos, entre ellos la hipometilacion de citosina en secuencias repetidas pericentroméricas o centroméricas (Schueler et al, 2006; Pironon et al, 2010) o cuando se ven ligados a microtúbulos procedentes de ambos polos del huso (Cimini, et al 2002). También se producen por daños en el cinetocoro, cuando el ensamblaje de las proteínas del cinetocoro (CENPA y CENPB) en los centromeros es afectada por el estado de metilación de la citosina, así como por la metilación de las histonas (Gieni et al, 2008). En este último caso, una reducción en la integridad de la heterocromatina podría interferir tanto en la fijación de los microtúbulos con los cromosomas, como con una detección adecuada de la tensión de las conexiones entre los microtúbulos y el cinetocoro (Gieni et al, 2008; Heit et al, 2009). Dado a que las proteínas del cinetocoro son importantes en el acoplamiento de los cromosomas con el huso, probablemente las mutaciones que producen defectos en la dinámica de interacción del cinetocoro y los microtúbulos también conduzcan a la formación de micronúcleos por la pérdida de cromosomas en anafase (Bakhoum et al 2009). Otras variables que pueden generar micronúcleos de cromosomas perdidos son defectos del ensamblaje del huso mitótico, defectos puntuales de verificación de la mitosis, la amplificación anormal del centrosoma (Gisselsson, 2008; Zyss, D. and Gergely, F. 2009) o debido a alteraciones en la regulación del ciclo celular (Mateuca et al. 2006)

De otro lado, los micronúcleos también pueden ser formados debido a la rotura de los puentes de anafase, cuando los centrómeros de cromosomas dicéntricos son arrastrados a los polos opuestos de la célula durante la mitosis. En ausencia de rotura del puente anafase, la membrana nuclear rodea a los núcleos hijos y el puente de anafase y de esta manera, se forma un puente nucleoplásmico (Fenech et al 2011). Los puentes de anafase también pueden ser producidos por anillos de cromosomas entremezclados o por la unión de cromátidas hermanas (Saunders et al 2000). Los cromosomas dicéntricos son originados por la mala reparación de las roturas del cromosoma o por las fusiones finales de telómeros a telómeros. Los puentes nucleoplásmicos procedentes de las fusiones finales de telómeros son positivas si retienen secuencias teloméricas o si las funciones son causadas por disfunción del telómero, por la pérdida de proteínas de unión del telómero. Cuando los puentes nucleoplásmicos causados por la mala reparación de la rotura del ADN tiene una baja probabilidad de ocurrir dentro de las secuencias teloméricas, se dice que son telómero negativas (Fenech, M. 2007; Fenech, M. 2010).

Además de la generación mitótica de micronúcleos, se ha descrito la formación de micronúcleos durante la interfase a través brotes o yemas nucleares. Estas yemas nucleares han sido relacionadas con eventos de inestabilidad cromosómica, y se ha descrito que fuertes condiciones selectivas, como la deficiencia de ácido fólico induce a la formación de yemas nucleares. Tales yemas se forman en la periferia del núcleo con una morfología similar al micronúcleo, pero a diferencia de los micronúcleos, estas se encuentran unidas al núcleo a través de un tallo de material nucleoplásmico, que puede ser estrecho o amplio dependiendo de la etapa del proceso de brote o florecimiento (Fenech & Crott 2002).

Los micronúcleos no siempre representan la pérdida de material cromosómico, ya que también pueden formarse debido a la gemación de ADN amplificado. La replicación de estructuras extra cromosómicas autónomas, acéntricas, se forman durante la amplificación de oncogenes en tumores humanos, lo cual se conoce como cromosomas doble minutos (DM). Se ha demostrado que estos cromosomas DM se retiran del núcleo a través de la gemación de la membrana nuclear durante la fase S (Fenech et al 2010; Shimizu et al 1998).

La eliminación de DMs es mediado por su incorporación específica en micronúcleos, y la purificación de tales micronúcleos produce ADN DM altamente purificado (Shimizu et al, 1996). El mecanismo de la generación de tales micronúcleos de tipo DM está relacionada con el comportamiento intracelular de DMs durante la progresión del ciclo celular (Shimizu et al, 2009; Shimizu et al, 2011). DMs acéntricos son segregados a las células hijas por pegado del brazo del cromosoma céntrico durante la mitosis (Tanaka & Shimizu 2000). Estos DMs se localizan a la periferia nuclear durante la fase G1, y se mueven al interior durante la fase temprana S, cuando los mismos DMs se replican. Durante la fase temprana S, la presencia de bajas concentraciones de hidroxiurea (HU) induce daño en el ADN en el sitio de replicación. El daño en el brazo del cromosoma es rápidamente reparado, pero las dificultades encontradas en la reparación de daños en el ADN en DMs inducen su agregación (Shimizu et al 2007). Los DMs agregados son rezagados de los cromosomas que se separan en anafase y generan micronúcleos de tipo DM. Este mecanismo se puede aplicar a un amplio espectro de elementos extracromosómicos, porque muchos tipos de plásmidos nucleares virales se adhieren a la brazo del cromosoma durante la mitosis (Shimizu et al, 2009; Kanda & Wahl, 2000).

Lindberg et al (2007) proponen que el modelo de formación de micronúcleos propuesto Tanaka y Shimizu (2000) puede ser ampliado para incluir cualquier ADN promiscuo y cualquier producto de puentes rotos y rezagados de anafase, incluyendo fragmentos terminales con telómeros y cromosomas enteros y otros elementos céntricos. En este nuevo modelo se combinarían las diferentes teorías sobre la formación de yemas nucleares y su relación con micronúcleos, sugiriendo un mecanismo