Las centrales de energía de las células pueden averiarse en la limpieza de las proteínas mal plegadas

Mitocondrias con proteínas mal plegadas
ERLI JIN AND LINHAO RUAN/JOHNS HOPKINS MEDICINE
Publicado 03/03/2017 7:58:48CET

MADRID, 3 Mar. (EUROPA PRESS) -

   Trabajando con levaduras y células humanas, investigadores de la Universidad Johns Hopkins, en Estados Unidos, dicen que han descubierto una ruta inesperada para que las células eliminen aglomeraciones de proteínas que a veces pueden ser el equivalente molecular de eliminar demasiado o la basura incorrecta. Su descubrimiento podría ayudar a explicar parte de lo que funciona mal en la progresión de enfermedades neurodegenerativas como las de Parkinson y Alzheimer.

   Las proteínas en la célula que están dañadas o dobladas incorrectamente tienden a formar agregados o grupos, que se ha pensado que se disuelven gradualmente en el citoplasma o el núcleo de una célula gracias a un complejo enzimático llamado proteasoma o en un organelo digestivo llamado lisosoma.

   Pero en experimentos con levaduras, que tienen muchas estructuras similares a las de las células humanas, estos expertos descubrieron inesperadamente que muchos de esos agregados proteicos se rompen en las centrales generadoras de energía de la célula, llamadas mitocondrias. También vieron que demasiadas proteínas mal plegadas pueden obstruir y dañar esta estructura vital.

   Los hallazgos del equipo, que se detallan en un artículo publicado este miércoles en la revista 'Nature', podrían ayudar a explicar por qué el aglutinamiento de proteínas y el deterioro mitocondrial son características de las patologías neurodegenerativas.

   El director del estudio, Rong Li, profesor de Biología Celular, Ingeniería biomédica y Oncología en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y miembro del 'Johns Hopkins Kimmel Cancer Center', compara el sistema de desecho a la interacción entre la basura del hogar y la eliminación de la basura por el fregadero de la cocina. La eliminación es útil y ayuda a mantener la casa libre de restos de comida, pero el peligro es que con demasiada basura, especialmente basura difícil de moler, el sistema podría atascarse o romperse.

   En un estudio anterior, Li y su equipo encontraron agregados de proteínas, que se forman abundantemente bajo condiciones de estrés, como calor intenso, pegados a la superficie externa de las mitocondrias. En este trabajo, vieron que los agregados se unen a las proteínas que forman los poros que las mitocondrias usan normalmente para importar las proteínas necesarias para construir este organelo. Si estos poros son dañados por mutaciones, entonces los agregados no pueden disolverse, informan los investigadores.

   Estas observaciones llevaron al equipo a la hipótesis de que las proteínas mal plegadas en los agregados son arrastradas a las mitocondrias para su eliminación. La prueba de esta hipótesis era difícil, según Li, porque la mayoría de las proteínas mal plegadas comienzan en el citoplasma y la mayoría de las que entran en la mitocondria se acumulan rápidamente.

FUNCIONES VITALES DE LAS MITOCONDRIAS ESTROPEADAS POR EXCESO DE LIMPIEZA

   Como consecuencia, Li y su equipo utilizaron una técnica en la que se divide una proteína fluorescente en dos partes. Luego, pusieron una parte dentro de las mitocondrias y unieron la otra parte con una proteína plegada y aglomerada en el citoplasma. Si la proteína mal plegada entraba en la mitocondria, las dos partes de la proteína fluorescente podrían unirse y activar las mitocondrias, que fue precisamente lo que sucedió.

   "Con cualquier experimento --señala Li-- tienes una hipótesis, pero en tu cabeza puedes ser escéptico, así que ver las mitocondrias brillantes fue un momento revelador". Para ver qué podría suceder en un sistema enfermo, el equipo puso en las células de la levadura una proteína implicada en la enfermedad neurodegenerativa conocida como esclerosis lateral amiotrófica (ELA), o enfermedad de Lou Gehrig.

   Después de un tratamiento térmico que hizo que la proteína de ELA se plegara erróneamente, también hizo que se enrollara en las mitocondrias. Los investigadores entonces hicieron un experimento en el cual muchas proteínas en el citoplasma se plegaron mal y encontraron que cuando demasiadas de estas proteínas entraron en la mitocondria, comenzaron a averiarse.

   El equipo quería asegurarse de que el fenómeno que había observado en las células de levadura también podría ocurrir en las células humanas, por lo que los científicos usaron el mismo método de fluorescencia de proteínas divididas para observar las proteínas mal plegadas que entraban en la mitocondria de células del epitelio pigmentario retinal cultivadas en el laboratorio. Como se observó en la levadura, las proteínas plegadas erróneamente, pero no las que estaban correctamente dobladas, entraron y activaron las mitocondrias.

   Los sistemas biológicos son en general bastante robustos, pero también hay algunos talones de Aquiles que pueden ser propensos a la enfermedad, dice Li, y basarse en el sistema mitocondrial para ayudar con la limpieza puede ser un ejemplo. Mientras que las mitocondrias jóvenes y sanas pueden estar completamente a la altura de las tareas, las mitocondrias envejecidas o aquellas que son abrumadas por una limpieza excesiva en las células con problemas pueden sufrir daños, lo que podría perjudicar muchas de sus otras funciones vitales.

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