¿Podemos favorecer el envejecimiento saludable de nuestras células?
La proteína "bombero" pide la degradación de las proteínas defectuosas
Todos los procesos biológicos de nuestras células se vigilan constantemente para evitar la acumulación de proteínas defectuosas. En el peor de los casos, estos "cúmulos de proteínas" pueden desencadenar enfermedades. La síntesis de nuevas proteínas es especialmente susceptible a los errores. Las proteínas erróneas deben ser eliminadas por nuestras células. Hasta ahora no estaba claro cómo funcionaba exactamente este proceso. Investigadores dirigidos por F.-Ulrich Hartl en el MPIB han descubierto ahora un nuevo mecanismo que puede iniciar la degradación selectiva de proteínas defectuosas. La proteína "GCN1" tiene una importancia crucial en este proceso. Los resultados se han publicado en la revista Cell.
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Los ribosomas son máquinas moleculares que producen todas las proteínas de nuestras células. El código genético de un organismo se transcribe en el llamado ARN mensajero, o ARNm para abreviar. Los ribosomas leen estos planos para traducirlos en una amplia variedad de proteínas. Para ello, cosen cuidadosamente los aminoácidos hasta formar una larga cadena que se pliega en una proteína funcional. Sin embargo, durante este proceso pueden surgir errores, ya que nada en la vida está exento de equivocaciones. Por ejemplo, los ribosomas pueden sobrepasar la señal de STOP del proyecto y ensamblar más aminoácidos de los necesarios. Estas proteínas erróneas pueden no ser funcionales o, lo que es peor, pueden acumularse y formar cúmulos de proteínas, un rasgo distintivo de diversas enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer o el Parkinson.
Estudios anteriores descubrieron que las células tienen la notable capacidad de reconocer esas proteínas defectuosas y también de eliminarlas. Sin embargo, el mecanismo exacto seguía siendo desconocido. Para descifrar la vía de eliminación subyacente, los investigadores utilizaron el organismo modelo gusano C. elegans, así como células humanas.
La proteína "bombero" llama a la degradación
Al examinar más detenidamente cómo se eliminan las proteínas defectuosas, los científicos descubrieron inesperadamente que el propio ARNm también se degrada. Sospechaban que el ARNm problemático ya es reconocido en el ribosoma durante la traducción. En este contexto, los investigadores encontraron un complejo que ya se sabía que desempeñaba un papel en la degradación de los ARNm. Además, descubrieron que la proteína GCN1 desempeña un papel importante para iniciar este proceso. Como muchos coches en una carretera, varios ribosomas recorren un ARNm al mismo tiempo para traducir el plano en proteínas. A veces, los ribosomas, como dos coches que se siguen, pueden chocar si el primer coche frena inesperadamente, por ejemplo, porque un gato salta a la carretera. La proteína GCN1 actúa entonces como un bombero que acude al lugar del accidente como primer interviniente. Estabiliza y asegura el lugar del accidente para luego llamar al servicio de grúas y de limpieza de carreteras, que retiran los vehículos colisionados y también renuevan el firme si es necesario. Los complejos de nuestras células llamados por la proteína bombero descomponen el ARNm problemático. Pero, ¿cómo reconoce exactamente la proteína que se ha producido un accidente y que son necesarios el servicio de grúa y la limpieza de la calzada?
"Perfiles" de la proteína bombera
Se obtuvieron conocimientos cruciales utilizando una técnica llamada perfilado selectivo de ribosomas (SeRP), que permite determinar la ubicación exacta de los ribosomas en los ARNm. Los investigadores buscaron dónde se encontraban todos los ribosomas unidos a una proteína de los bomberos, independientemente de si seguían conduciendo o ya estaban implicados en una colisión. Descubrieron que la proteína bombero interviene cuando un ribosoma ha producido una cadena de aminoácidos demasiado larga y ha sobrepasado su señal STOP real en el proceso. Dado que en esta situación se produce un mayor número de colisiones entre dos ribosomas, la proteína bombero solicita entonces la limpieza del accidente.
Además, los científicos descubrieron que la proteína GCN1 no sólo participa en el control de las señales STOP desbordadas. En concreto, GCN1 estaba enriquecida en ribosomas que traducen proteínas de membrana y colágenos que codifican ARNm. Un análisis más profundo reveló que una característica común, que convierte a estas tres clases en objetivos de los bomberos, son los llamados "codones no óptimos", una secuencia de nucleótidos en el genoma que funcionan como un límite de velocidad en la carretera. Además, descubrieron que la estabilización del accidente del ribosoma por la proteína bombero GCN1 también llama a las chaperonas moleculares al lugar del accidente. Las chaperonas son una clase de proteínas que ayudan a otras proteínas a plegarse correctamente.
La proteína bombero favorece el envejecimiento saludable de nuestras células
El envejecimiento es un factor de riesgo de diversas enfermedades. Las proteínas defectuosas son más frecuentes con la edad y suponen una amenaza para la salud del organismo. Se ha demostrado que un mal funcionamiento de la proteína bombera puede acortar la esperanza de vida del organismo modelo C. elegans. De hecho, dicha disfunción hacía que se acumularan y agruparan más proteínas en los gusanos más viejos, lo que puede favorecer las enfermedades neurodegenerativas. En los experimentos con líneas celulares humanas, los investigadores pudieron demostrar que en este caso también se producen alteraciones en la gestión del equilibrio proteico. Con los resultados del estudio, los científicos esperan encontrar en el futuro formas de reducir la acumulación de proteínas defectuosas relacionada con la edad para prevenir enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer o el Parkinson.
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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