Cómo se agrupan las proteínas
Mecanismos moleculares en la agregación de proteínas en orgánulos sin membrana
¿Qué ocurre cuando las células están sometidas a un estrés prolongado? Las proteínas se comportan de forma atípica, dejan de funcionar, pueden aglutinarse y, en última instancia, dañar toda la célula. Los investigadores de la Universidad Técnica de Braunschweig y la Universidad de París han investigado qué procesos conducen a ello. Se centraron en una proteína asociada a la ELA familiar. Si se comprenden mejor los procesos moleculares, se podría trabajar en nuevos enfoques terapéuticos para las enfermedades neurodegenerativas. Los resultados del trabajo de investigación se han publicado en el Journal of the American Chemical Society.
Lo que ocurre cuando la célula está sometida a estrés: las proteínas (aquí: variante de la proteína SOD1) se desdoblan, se acumulan y se agrupan en los llamados orgánulos sin membrana (MLO).
Nirnay Samanta, Sara S. Ribeiro/TU Braunschweig
Las proteínas son las máquinas moleculares más importantes de la célula, implicadas en todos los procesos celulares vitales. Durante mucho tiempo se ha considerado que las células son "bolsas llenas de proteínas", y que los componentes celulares se subdividen en orgánulos delimitados por membranas. Los núcleos y las mitocondrias, las "centrales eléctricas de la célula", son ejemplos de estos orgánulos delimitados por membranas. Sin embargo, las investigaciones de los últimos cinco años han demostrado cada vez más que las proteínas de estas "bolsas" pueden organizarse además en orgánulos sin membrana (MLO).
La formación de estos MLO se basa en la separación de fases líquido-líquido, es decir, es comparable a la formación de gotas de aceite en el agua. Esto permite a las células crear entornos químicos diferentes y separados en los que, por ejemplo, pueden tener lugar procesos moleculares de forma muy eficiente.
Algunos de estos MLO se forman para ayudar a la célula a hacer frente al estrés. De este modo, los MLO aseguran el mantenimiento de la forma funcional de las proteínas, garantizando así la supervivencia de la célula. Sin embargo, si la célula está expuesta a un estrés severo durante un largo periodo de tiempo, por ejemplo en el curso de una enfermedad, este mecanismo puede dejar de funcionar. Las proteínas se aglutinan dentro de los MLO, dejan de cumplir su función o incluso dañan la célula. Estos procesos están asociados a diversas enfermedades neurodegenerativas, como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), la enfermedad de Alzheimer y la de Parkinson.
"El objetivo de nuestra investigación es comprender los mecanismos moleculares que subyacen a la aglomeración de proteínas en los MLO", afirma el profesor Simon Ebbinghaus, del Instituto de Química Física y Teórica de la Universidad Técnica de Braunschweig.
En el trabajo de investigación publicado, se investigó en particular la proteína superóxido dismutasa 1 (SOD1). La SOD1 es una enzima asociada a la ELA familiar. Se utilizaron varios experimentos y simulaciones informáticas para analizar los pasos que conducen a la aglutinación. "Hemos demostrado que los pasos iniciales de la aglutinación, la desestabilización de las proteínas SOD1 individuales, ya desempeñan un papel crucial. Las proteínas SOD1 que tienen mutaciones asociadas a la ELA se acumulan así rápidamente en las MLO. Gracias a estos nuevos hallazgos, esperamos proporcionar puntos de partida para nuevas estrategias terapéuticas contra las enfermedades neurodegenerativas graves. Nuestra investigación futura continuará en esta dirección", afirma el profesor Ebbinghaus.
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