Los agregados de proteínas tienen una mala reputación. Una serie de enfermedades humanas, especialmente las del sistema nervioso, como el Alzheimer, el Parkinson o la esclerosis lateral amiotrófica ELA, se deben a la acumulación de proteínas degeneradas en las células nerviosas, creando agregadosque las células no pueden disolverse. Esto hace que las células mueran.
Ahora, los investigadores dirigidos por el profesor de ETH Matthias Peter y Reinhard Dechant han arrojado nueva luz sobre los agregados de proteínas en un estudio que involucra células de levadura. El artículo correspondiente acaba de ser publicado en la revista Biología celular natural . En él, los científicos de ETH muestran que se forman grupos de proteínas en las células de levadura en respuesta a factores de estrés como la inanición de nutrientes o el calor. Si las células sobreviven al estrés, pueden disolver los agregados nuevamente, reciclar rápidamente los componentes individuales yÚselos para el metabolismo celular.
Se forman grupos en respuesta al estrés
El descubrimiento de los investigadores de la enzima Cdc19 es un ejemplo de una proteína que se agrupa bajo estrés. La enzima suministra energía a las células. Los investigadores descubrieron que Cdc19 se descompone en cuatro subunidades idénticas en la inanición de glucosa. Estas subunidades luego cambian suLa forma original y el grupo junto con otras moléculas, como los ácidos ribonucleicos u otras enzimas, forman agregados. Los investigadores se refieren a estos grupos como gránulos de estrés. Una vez incorporado en un agregado de este tipo, Cdc19 se vuelve inactivo y ya no puede producircombustible para la célula. Durante este tiempo, la célula no puede crecer ni multiplicarse.
Sin embargo, el proceso es reversible. Tan pronto como el estrés ha pasado, los gránulos de estrés se disuelven y las cuatro subunidades de Cdc19 se unen para que la enzima pueda reanudar su papel en el metabolismo de la glucosa.
Los grupos tienen un propósito claro, dice Matthias Peter: "La célula de levadura usa agregados como una especie de depósito para enzimas importantes, de modo que estos estén protegidos contra la descomposición en situaciones de estrés y puedan reactivarse inmediatamente después de que la célula sobreviva al estrés."Los agregados, dice, protegen a estas moléculas de ser descompuestas por los mecanismos de eliminación de la propia célula. Si la célula tuviera que sintetizar estos compuestos nuevamente después de cada situación de estrés, le costaría a la célula mucho tiempo y energía".
Una secuencia simple es suficiente para agrupar
Los investigadores también aclararon cómo y por qué Cdc19 es capaz de formar grupos. En la estructura de una subunidad Cdc19, identificaron una subsección corta y desplegada con una composición simple. En términos técnicos, estas secciones se conocen como "regiones de baja complejidad"LCR, y los investigadores dicen que también se encuentran en otras proteínas formadoras de agregados en otros organismos, incluidos los humanos.
"Las LCR están expuestas debido a la descomposición del complejo enzimático y desencadenan el proceso de agregación", dice Peter. "Por lo tanto, era importante para nosotros encontrar una secuencia de este tipo en Cdc19. Esto confirma que hay un mecanismo general"En el estado normal de la levadura, la LCR de Cdc19 está oculta o tiene varios grupos fosfato que la LCR" desactiva ". Solo en caso de estrés nutricional emerge la LCR y se eliminan los grupos fosfato, y soloentonces se pueden formar agregados.
Un hallazgo importante
"Nuestra investigación ha creado la sensación de un nuevo despertar en la comunidad científica", dice Reinhard Dechant, líder del grupo en el Instituto de Bioquímica, que dirigió el estudio junto con Matthias Peter. Hasta ahora, dice, los agregados eran principalmentevisto como partículas patógenas, porque lo único visible en los pacientes es el resultado del proceso, es decir, placas de proteínas insolubles que causan una enfermedad. "Nuestro documento también examina el inicio de la agregación y cómo progresa", dice Dechant, explicandoque los grupos de proteínas no se formarán simplemente debido a una enfermedad, sino más bien porque la célula los necesita para sobrevivir a una situación de estrés ". Por primera vez, pudimos demostrar que tanto la formación como la descomposición de los agregados es un factor importantemecanismo en las células "
Otros grupos de investigación de ETH Zurich que examinan agregados en células de levadura han hecho descubrimientos similares en el pasado. En consecuencia, otros científicos de ETH pudieron demostrar que los grupos de proteínas degeneradas funcionan, entre otras cosas, como un recuerdo y ayudan a las células a almacenar el pasadoexperiencias negativas. Por lo tanto, parece que la agregación funcional de ciertas proteínas es un mecanismo regulador generalizado.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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