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Las proteínas se distribuyen en los lugares necesarios al ser etiquetadas
¿Cómo la célula logra que las proteínas se dirijan a los sitios donde son necesitadas?
Dicho mecanismo, que fue detectado gracias a técnicas punteras de microscopía para rastrear en directo el transporte de las proteínas en células vivas, podría definirse como un sistema de “etiquetado” que funciona gracias a que un ácido graso actúa a nivel celular como si de un etiqueta impresa con una dirección postal se tratase.
En el artículo escrito en Massive database of Knowledge and Techonolgy se describe brevemente el artículo de CORDIS Noticias que se transcribe abajo.
Científicos financiados con fondos comunitarios han revelado el sencillo mecanismo que asegura que la distribución de proteínas en el interior de la célula sea la adecuada.
Además, han demostrado que este hallazgo podría favorecer el desarrollo de nuevos tratamientos contra el cáncer.
Esta investigación, publicada en dos artículos de las revistas Cell y Nature, recibió financiación de la UE por medio de una beca Marie Curie.
Sin un sistema que controlase su distribución, las proteínas tenderían a extenderse de forma homogénea por toda la célula.
En este sentido, cabe preguntarse por el mecanismo que asegura que las proteínas vayan allí donde son necesarias en las células.
El equipo de investigadores, dirigido por Herbert Waldmann y Philippe Bastiaens, del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular (MPI, Alemania), empleó técnicas punteras de microscopía para rastrear en directo el transporte de las proteínas en células vivas.
Concretamente, se centraron en proteínas cuyo objetivo es la membrana exterior de la célula.
A estas proteínas se acopla un ácido graso por medio de un proceso denominado «palmitoilación».
Este ácido graso actúa como si se tratase de un etiqueta impresa con una dirección postal.
El estudio reveló que la palmitoilación tiene lugar en una parte de la célula llamada aparato de Golgi.
Las proteínas «palmitoiladas» se transportan a la membrana celular sobre la superficie de vesículas diminutas desgajadas del aparato de Golgi.
No obstante, las proteínas palmitoiladas se adhieren en ocasiones a alguna de las muchas membranas que existen en el interior de la célula y no llegan a su membrana destino.
Cuando esto sucede, ciertas enzimas especiales eliminan el ácido graso de la proteína (un proceso denominado «despalmitoilación») y, de este modo, liberan a la proteína, que puede entonces «nadar» con libertad por la célula.
Por último, el aparato de Golgi absorbe la proteína y el proceso vuelve a empezar.
En este punto, cabe preguntarse qué mecanismos emplea el aparato de Golgi para distinguir las proteínas cuyo destino es la membrana celular.
La solución es sorprendentemente sencilla. Las proteínas se componen de cadenas de unos elementos básicos llamados aminoácidos.
Si una proteína determinada presenta en su superficie un aminoácido denominado cisteína, se le aplica una «etiqueta postal» (ácido graso).
«Estos hallazgos son todo un hito. Cambiarán la forma de investigar en el campo de la biología celular», aseguró el profesor Bastiaens.
«Hasta que nosotros los científicos no conseguimos comprender los principios por los que funciona la vida, no somos capaces de verdad de entender la propia vida.
No resulta de mucha utilidad centrarse en las múltiples y distintas rutas de señalización que existen dentro de una célula.»
Además, este equipo ha demostrado de qué manera sus hallazgos podrían aplicarse a la búsqueda de nuevos tratamientos contra el cáncer.
La molécula de señalización Ras es una proteína palmitoilada que, si sufre una mutación, puede provocar cáncer.
Ras solamente está activa cuando se encuentra integrada en la membrana celular.
La completa desactivación de Ras provocaría incluso la muerte de células sanas, por lo que los investigadores adoptaron un enfoque distinto.
Como se indicó anteriormente, en algunas ocasiones todas las proteínas palmitoiladas, incluida la Ras, se acoplan a membranas que no deben.
Cuando éste es el caso de Ras, una enzima llamada APT1 (proteína acilo tioesterasa 1) corta el marcador lipídico y libera a Ras, que puede reincorporarse al sistema de transporte.
Los científicos crearon una molécula inhibidora que llamaron palmostatina B y cuya función es bloquear la acción de APT1.
De este modo, si Ras se deposita en una membrana incorrecta, ya no puede desprenderse de ella.
Con el tiempo, las moléculas de Ras se distribuyen aleatoriamente por las distintas membranas de la célula.
Dado que Ras solamente es dañina cuando se acopla a la membrana exterior de la célula, la redistribución de las proteínas indicada reduce la señalización de Ras y obliga a las células cancerosas a sanar gradualmente.
«Aplicamos un enfoque completamente nuevo que, ciertamente, va en contra del sentido común.
Por eso nunca se había desarrollado por completo en la investigación farmacéutica», explicó el profesor Waldmann.
«Lo que hicimos fue, en lugar de inhibir el transporte dirigido desde el aparato de Golgi, propiciamos la distribución aleatoria en el interior de la célula.»
Para más información, consulte:
DOCUMENTOS RELACIONADOS: 30923, 31438
Categoría: Resultados de proyectos
Fuente: Sociedad Max Planck; Cell; Nature Chemical Biology
Documento de Referencia: Dekker, F. J., et al. (2010). Nature Chemical Biology, DOI: 10.1038/NCHEMBIO.362.
Rocks, O., et al. (2010) Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2010.04.07.
Códigos de Clasificación por Materias: Ciencias de la vida; Medicina, Sanidad; Coordinación, Cooperación; Investigación científica RCN: 32067