MADRID, 6 Jun. (EUROPA PRESS) -
Los investigadores han caracterizado por primera vez un mecanismo molecular único de las primeras etapas de la muerte celular programada o apoptosis, un proceso que desempeña un papel crucial en la prevención del cáncer, según publican en la revista 'Science Advances'.
El estudio, dirigido por el doctor Luke Clifton en la Fuente de Neutrones y Muones ISIS (ISIS) del STFC en Oxfordshire (Reino Unido), junto con el profesor Gerhard Grbner de la Universidad de Umea y socios de la Fuente Europea de Espalación en Suecia, constituye la más reciente de una serie de colaboraciones de investigación de este equipo, que investiga las proteínas celulares responsables de la apoptosis.
La apoptosis es esencial para la vida humana, y su interrupción puede hacer que las células cancerosas crezcan y no respondan al tratamiento del cáncer. En las células sanas, está regulada por dos proteínas con funciones opuestas conocidas como Bax y Bcl-2.
La proteína soluble Bax es responsable de la eliminación de células viejas o enfermas y, cuando se activa, perfora la membrana mitocondrial de la célula para formar poros que desencadenan la muerte celular programada. Esto puede ser contrarrestado por Bcl-2, que está incrustada dentro de la membrana mitocondrial, donde actúa para prevenir la muerte celular prematura capturando y secuestrando las proteínas Bax.
En las células cancerosas, la proteína de supervivencia Bcl-2 se produce en exceso, lo que provoca una proliferación celular desinhibida. Aunque hace tiempo que se sabe que este proceso es importante para el desarrollo del cáncer, hasta ahora no estaba claro el papel exacto de Bax y la membrana mitocondrial en la apoptosis.
El doctor Luke Clifton, científico de STFC ISIS Neutron and Muon Source y coautor principal, destaca que "este trabajo ha hecho avanzar el conocimiento de los procesos celulares fundamentales de los mamíferos y ha abierto interesantes posibilidades para futuras investigaciones. Comprender cómo son las cosas cuando las células funcionan correctamente es un paso importante para entender lo que va mal en las células cancerosas y, por tanto, esto podría abrir puertas a posibles tratamientos", asegura.
El equipo utilizó una técnica conocida como reflectometría de neutrones (realizada con los avanzados instrumentos ISIS Surf y Offspec) que les permitió estudiar cómo interactúa Bax con los lípidos de la membrana mitocondrial. Este estudio se basó en otros anteriores sobre Bcl-2 unido a la membrana.
Mediante reflectometría de neutrones en SURF y OFFSPEC, pudieron estudiar en tiempo real el modo en que la proteína interactúa con los lípidos presentes en la membrana mitocondrial, durante las fases iniciales de la apoptosis.
Empleando el etiquetado con isótopos de deuterio, determinaron por primera vez que cuando Bax crea poros, extrae lípidos de la membrana mitocondrial para formar grupos lípido-Bax en la superficie mitocondrial.
Utilizando reflectometría de neutrones con resolución temporal en combinación con espectroscopia infrarroja de superficie en el biolaboratorio ISIS, pudieron ver que esta creación de poros se producía en dos etapas.
A la rápida adsorción inicial de Bax en la superficie de la membrana mitocondrial le siguió una formación más lenta de poros destructores de la membrana y de cúmulos de lípidos de Bax, que se produjeron simultáneamente. Este proceso de perforación más lento se produjo en escalas de tiempo de varias horas, comparables a la muerte celular in vivo.
Es la primera vez que los científicos encuentran pruebas directas de la implicación de los lípidos mitocondriales durante la perturbación de la membrana en la muerte celular iniciada por las proteínas Bax.
"Por lo que sabemos, este mecanismo por el que Bax inicia la muerte celular es inédito --prosigue el doctor Luke Clifton--. Cuando sepamos más sobre la interacción entre Bax y Bcl-2 y su relación con este mecanismo, tendremos una imagen más completa de un proceso fundamental para la vida humana. Este trabajo demuestra realmente las capacidades de la reflectometría de neutrones en los estudios estructurales de la bioquímica de membranas", resalta.
El hallazgo se basa en estudios anteriores del equipo sobre el mecanismo molecular de Bcl-2 unido a la membrana para aportar una comprensión más completa de las primeras fases de la apoptosis.
Por su parte, el profesor Gerhard Grbner, científico de la Universidad de Umea y coautor principal, afirma que "estos hallazgos únicos no sólo tendrán un impacto significativo en el campo de la investigación de la apoptosis, sino que también abrirán puertas para explorar Bax y sus parientes como dianas interesantes en la terapia del cáncer, por ejemplo afinando su potencial de destrucción celular".
El ISIS tiene previsto realizar investigaciones en el futuro para dilucidar el mecanismo molecular de la apoptosis y, en particular, para caracterizar la interacción entre Bax y Bcl-2. Se espera que estas investigaciones aporten datos que abran nuevas vías de investigación para seguir desarrollando nuestra comprensión de los procesos celulares necesarios para la vida humana.
También esperan que de este modo se obtengan conocimientos que abran nuevas vías de investigación para seguir desarrollando nuestra comprensión de los procesos celulares necesarios para la vida humana.
