Los científicos de la Universidad de Maryland y los Institutos Nacionales de Salud NIH han identificado por primera vez un sistema de señalización mediante el cual los órganos dentro de un animal pueden comunicar su necesidad de hemo, un anillo que contiene hierro requerido para el transporte de oxígeno y muchosotros procesos biológicos esenciales.
Es el último de varios hallazgos importantes del profesor de ciencias animales y aviarias de la Universidad de Maryland, Iqbal Hamza y su grupo, que completan piezas clave en el rompecabezas de cómo los animales priorizan y asignan su necesidad de hemo y lo mueven con seguridad dentro del cuerpo.
Al encerrar el hierro tóxico en una jaula molecular protectora, el hemo hace posible que los organismos utilicen la capacidad que permite la vida del hierro para unirse al oxígeno y otros gases. El hemo es mejor conocido como un componente clave de la hemoglobina, la proteína en el oxígeno.Sin embargo, el hem en forma de otras hemoproteínas también está involucrado en otros procesos biológicos cruciales, como la transferencia de energía dentro de las células, la formación muscular y el sistema inmune y las funciones del reloj circadiano interno. Por lo tanto, el mantenimiento de los niveles de hem homeostáticos.es extremadamente importante en humanos y otros animales.
en un nuevo artículo publicado en Biología celular natural , Hamza, y coautores de UMD y NIH, muestran cómo los órganos en el gusano redondo C. elegans comunican su estado hemo utilizando un sistema previamente desconocido que tiene dos componentes.El equipo identificó el primer componente como HRG-7, una enzima secretada por el intestino del gusano que comunica los niveles de hemo en el intestino a los otros tejidos.Descubrieron que la señalización del hemo HRG-7 está regulada recíprocamente por un segundo componente que se encuentra en el sistema nervioso, una sustancia de señalización llamada BMP-5, que "se da la mano" con la proteína HRG-7 para permitir la transmisión bidireccional de información sobre el hemo.niveles entre el intestino y los otros tejidos.
"Un paradigma de larga data ha sido que las células dentro de un animal viven y mueren con su carga hem y no transportan hemo entre células y órganos", dijo Hamza, profesor de la Facultad de Agricultura y Recursos Naturales de la UMD.Según este paradigma, los tejidos cumplen con sus requisitos de hemo exclusivamente al hacerlo dentro de las células individuales ". Estas células usan hierro, tomado del medio ambiente o derivado de la descomposición de la hemoglobina u otras hemoproteínas, para construir nuevas moléculas de hemo desde cero a través de un complejo de ochoproceso de síntesis por pasos "
Sin embargo, Hamza y su equipo dicen que sus nuevos hallazgos sobre la comunicación entre tejidos de los niveles de hemo en la simple lombriz intestinal, junto con los hallazgos recientes de otros investigadores que demuestran que el mismo hemo puede actuar como una molécula de señalización para determinar el destino de ciertostipos de células: sugiera que los animales mantengan niveles óptimos de hemo en los tejidos mediante el diálogo cruzado de tejidos y reapropiando el hemo entre ellos. En efecto, los órganos mantienen la homeostasis del hemo utilizando síntesis en las células y el transporte del hemo ambiental desde las células vecinas ytejidos
Los investigadores señalan en su artículo que para cada uno de los componentes de esta vía de señalización mediada por HRG-7 recientemente descubierta hay evidencia de que existen componentes homólogos en humanos y otros vertebrados. "Es concebible que una vía de señalización análoga ...puede existir en humanos para regular el metabolismo del hierro y el hemo ", dicen.
Una historia de descubrimientos de Heme
Este último hallazgo se basa en una serie de estudios previos dirigidos por Hamza. Esto incluye la investigación que encontró que los gusanos redondos usan proteínas HRG-1 para el proceso de transportar a sus intestinos el hemo obtenido de las bacterias ingeridas por los gusanos del suelo donde viven.Y un artículo de 2013 mostró que esta misma proteína transportadora HRG1 permite a los humanos reciclar más de 5 millones de glóbulos rojos por segundo en el bazo y el hígado. En un artículo de 2011 en Cell, Hamza y sus colegas revelaron que los gusanos redondos tienen una proteína HRG-3 utilizada comouna chaperona hemo intercelular en el transporte de hemo de la madre a sus embriones.
Hamza comenzó a tratar de descubrir los secretos del transporte de hemo en 2003. Después de estudiar brevemente y sin éxito la cuestión de las proteínas portadoras de hemo en modelos tradicionales de levadura y ratones, Hamza cambió a C. elegans , un animal que no produce hemo, pero que lo necesita para sobrevivir, que ni siquiera tiene sangre, pero comparte una serie de genes esenciales para la formación de sangre en humanos.
Según Hamza y sus colegas, estos "gusanos sin sangre" tienen múltiples beneficios para el estudio de la comunicación y el transporte del hem. Estos incluyen la capacidad de controlar la ingestión del hem, manipular los niveles de hemo intracelular y la expresión génica del transportador y las proteínas de señalización. Y,porque la piel de C. elegans es transparente, el uso de trazadores fluorescentes y microscopios permite a los investigadores monitorear los niveles de hem, el transporte de hem y la señalización de hem en todo un animal vivo.
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Materiales proporcionados por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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