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Artículo publicado el 12 de enero de 2016 en Instituto Max Planck

Traducción realizada por Dina Ródenas

Los agregados de proteínas en el citoplasma interfieren con importantes rutas de transporte.

En los cerebros de pacientes con enfermedades neurodegenerativas, los investigadores médicos han podido observar depósitos de proteínas, también llamados “agregados”. Durante muchos años, se ha sospechado que estos agregados han contribuido a la muerte de las células nerviosas y han colaborado en el desarrollo de patologías como el Alzheimer, el Parkinson, o la enfermedad de Huntington. Científicos del Max Planck Institute of Biochemistry en Martinsried, liderados por Mark Hipp y Ulrich Hartl, han demostrado que la localización de depósitos de proteínas tienen una fuerte influencia sobre la supervivencia de las células. Mientras que los agregados en el núcleo apenas influyen en la función celular, los depósitos de idéntica naturaleza localizados en el citoplasma interfieren con importantes rutas de transporte en entre el núcleo y el citoplasma. Como resultado, se produce un bloqueo en el transporte de ARN y proteínas desde y hacia el núcleo. A largo plazo, esto puede llevar a la muerte de las células afectadas, y a la progresión de la enfermedad. El resultado de estos estudios se ha publicado en la revista Science.

Motor nerve cell

Célula nerviosa motora Crédito: Carolina Biological Supply Company

Las proteínas consisten en largas cadenas de aminoácidos, que funcionan en las células como pequeñas máquinas. Para ser capaces de completar sus funciones, las proteínas deben conformar una estructura tridimensional predeterminada. En las células sanas, hay una gran variedad de ayudantes de plegamiento y una exhaustiva maquinaria de “control de calidad”. Las proteínas que no han sido plegadas, son o bien reparadas, o bien degradadas con rapidez. Si esto sucede de un modo inadecuado, o simplemente no sucede, las proteínas se agrupan, y forman agregados que dañan la célula.

Los agregados de proteínas están asociados a muchas enfermedades neurodegenerativas, incluidas la ELA, el Alzheimer, el Parkinson y la enfermedad de Huntington. Pero cuál es el mecanismo concreto por el que estos agregados dañan las células aún es una incógnita. En 2013, varios grupos en Martinsried formaron el consorcio ToPAG para abordar esta cuestión, y, en estos momentos, se puede decir que han obtenido una primera respuesta. Los científicos del laboratorio del profesor Hartl, experto de renombre mundial en el plegamiento de proteínas, han demostrado que la localización de los agregados es lo que determina el destino de las células nerviosas.

Junto con Konstanze Winklhofer y Jörg Tatzelt, de la Ruhr-University Bochum, los investigadores expresado unas proteínas propensas a agregación artificial , así como mutaciones de la proteína huntingtina que provocan la enfermedad de Huntington en células de cultivo. Ambos tipos de proteínas se acumulan en grandes depósitos de proteínas. “Ha sido una enorme sorpresa para nosotros el que las proteínas se dirigiesen al citoplasma en lugar de al núcleo diese como resultado un agregado más soluble pero menos tóxico”, explica Mark Hipp, jefe del equipo en el departamento de Ulrich Hartl y director del estudio. Los depósitos de proteinas en el citoplasma bloquean el transporte de ARN y de las proteinas correctamente plegadas entre el núcleo y el citoplasma. Parece ser que las pegajosas superficies de los agregados pueden secuestrar una importante cantidad de proteínas y, de este modo, inactivarlas. “Hemos detectado múltiples componentes de la maquinaria de transporte celular dentro de los agregados. Esto da como resultado la carencia de estos factores en la célula y, como una máquina a la que le faltan piezas, la célula es incapaz de trabajar adecuadamente”, explica Andreas Woerner primer autor del estudio. Una vez que los planos de todas las proteínas, el ARN, está atrapado dentro del núcleo, la síntesis de proteínas no puede avanzar, y la célula se deteriora. No está totalmente claro por qué los agregados localizados en el núcleo celular son menos dañinos, pero los investigadores tienen evidencias de que la proteína nuclear NPM1 desempeña un papel primordial para actuar como barrera ante estos agregados.

“Los resultados de este estudio suponen un gran paso adelante para nosotros, los investigadores, y para los médicos”, resume Mark Hipp. “Solamente si conseguimos entender cómo dañan los agregados a las células, será posible que desarrollemos contramedidas, en el futuro”.

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