¿Cómo reaccionan nuestras células ante la inanición o el estrés?
El sensor interno coordina la respuesta al estrés celular para alterar la composición de las proteínas extracelulares
Las células responden a la inanición o al estrés cambiando la composición de las proteínas de la superficie celular. Investigadores del Instituto Max Planck de Biología del Envejecimiento de Colonia han descubierto ahora que un complejo proteico llamado mTORC1 es un coordinador central de este proceso. Estos hallazgos podrían ser importantes en el futuro para el desarrollo de terapias para enfermedades en las que se sabe que la actividad de este complejo proteico está desregulada, como el cáncer, los trastornos neurológicos o metabólicos o la vejez.
En las células no estresadas, mTORC1 regula GRASP55 directamente en el Golgi, donde ambas proteínas se colocalizan (puntos negros). Imagen tomada con el microscopio electrónico.
© Nüchel/Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns
Nuestras células se comunican con su entorno de forma recíproca. Por un lado, captan constantemente señales de su entorno a través de las proteínas de su superficie y las transmiten al interior de la célula. Por otro lado, envían señales al exterior liberando factores secretados o a través de proteínas que se encuentran en su superficie. Aunque se sabe desde hace décadas que esta comunicación bidireccional es crucial para la función celular y que suele estar alterada en las enfermedades humanas, hasta ahora no estaba claro cómo funciona realmente en las células. Investigadores del Instituto Max Planck de Biología del Envejecimiento y de la Universidad de Colonia han descubierto ahora que un complejo proteico, denominado mTORC1, funciona como coordinador central de este proceso. En el futuro, estos descubrimientos podrían ser importantes para el desarrollo de tratamientos para enfermedades en las que se sabe que la actividad de este complejo proteico está desregulada, como en el cáncer, los trastornos neurológicos o metabólicos, o cuando envejecemos.
Las células que componen nuestro cuerpo envían y reciben constantemente señales hacia y desde su entorno. Esto les permite percibir si tienen suficientes nutrientes, energía, oxígeno y todo lo que necesitan para crecer y proliferar. Cuando los nutrientes se vuelven limitados, o cuando las células se enfrentan a otras condiciones de estrés, necesitan responder y adaptarse en consecuencia, cambiando su forma de moverse, de tomar nutrientes o de interactuar con las células y superficies vecinas. Para lograrlo, las células necesitan remodelar cuantitativa y cualitativamente el conjunto de proteínas de superficie y secretadas, lo que hacen mediante la activación de complejos mecanismos de transporte de carga.
"Una de las vías por las que las células transportan o secretan proteínas se denomina secreción no convencional de proteínas, o UPS por sus siglas en inglés. Esta vía se activa en caso de estrés y se ha demostrado anteriormente que transporta proteínas que desempeñan un papel importante en el cáncer, la inflamación y la formación de huesos", explica el Dr. Julian Nüchel, actualmente investigador postdoctoral en el Instituto Max Planck de Biología del Envejecimiento y primer autor del estudio. "Se desconocía cómo se activa el SAI en las células estresadas o hambrientas. Cuando examinamos en detalle la regulación de esta vía de secreción, descubrimos que el sensor celular mTORC1 controla este proceso". El complejo proteico mTORC1 funciona como el sensor más importante de la célula y vincula señales como el estado energético y nutricional con casi todas las actividades celulares básicas.
El estrés celular altera las proteínas de la superficie celular y del espacio extracelular
En sus experimentos, los científicos de Colonia demostraron que varios factores de estrés celular, como la falta de nutrientes, inactivan el complejo proteico mTORC1 y activan la vía de transporte UPS. "En condiciones normales, mTORC1 está activo y añade una pequeña modificación química, llamada fosforilación, a proteínas específicas, alterando así su actividad o localización dentro de la célula", explica el Dr. Constantinos Demetriades, jefe del grupo de investigación. En el caso del estudio de Colonia, se demostró que mTORC1 controla la localización y función de una proteína llamada GRASP55, que normalmente se encuentra en el aparato de Golgi, el centro de clasificación de la carga proteica de la célula. "En condiciones de estrés, cuando mTORC1 se inactiva, GRASP55 deja de retenerse en el Golgi y se relocaliza a otros compartimentos para promover la UPS".
Además de mostrar cómo se regula la UPS en las células, los investigadores también lograron revelar la identidad de las proteínas que dependen de esta vía para llegar a la superficie celular, y descubrieron factores con funciones importantes en la motilidad y la comunicación celular, procesos que suelen funcionar mal en las enfermedades humanas. El Dr. Demetriades explica: "Descubrimos que, en las células en las que la actividad de mTORC1 está alterada, la vía de transporte del SAI también está desregulada. Por tanto, en las enfermedades relacionadas con mTOR, como en el Complejo de Esclerosis Tuberosa, esta vía de secreción puede desempeñar un papel crucial. Serán necesarios futuros estudios en esta dirección para explorar la importancia del SAI en las enfermedades y el envejecimiento humanos".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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