Los priones son agregados de proteínas autopropagantes que pueden transmitirse entre las células. Los agregados están asociados con enfermedades humanas. De hecho, los priones patológicos causan la enfermedad de las vacas locas y en los humanos la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. La agregación de proteínas similares a los priones también está asociadacon neurodegeneración como en la ELA. Las regiones dentro de las proteínas similares a los priones que son responsables de su agregación se denominaron dominios similares a los priones. A pesar del importante papel de los dominios similares a los priones en las enfermedades humanas, una función fisiológica se ha mantenido enigmática.
Investigadores del Instituto Max Planck de Biología y Genética Celular Molecular MPI-CBG, el Centro de Biotecnología de la TU Dresden BIOTEC y la Universidad de Washington en St. Louis, EE. UU., Han identificado por primera vez una enfermedad benigna, aunque la función biológicamente relevante de los dominios de priones como sensores de estrés específicos de proteínas que permiten a las células adaptarse y sobrevivir al estrés ambiental. Descubrir la función fisiológica es un primer paso esencial para cerrar una brecha en la comprensión del papel biológico de los dominios de priones y su transformación en unestado patológico causante de la enfermedad. Los descubrimientos fueron publicados en ciencia .
La agregación de proteínas similares a los priones está asociada con enfermedades humanas. Su comportamiento infeccioso es comparable a la propagación de una infección viral. Esto plantea la pregunta de por qué la evolución ha mantenido a estas proteínas alrededor: ¿son estas secuencias buenas para algo?En el estudio, el equipo del líder del grupo de investigación, el profesor Simon Alberti, del MPI-CBG, se centró en la proteína de priones de levadura Sup35, que tiene una larga historia como modelo a seguir para la investigación de priones. Descubrieron que el dominio de priones de Sup35 actúacomo un sensor de estrés que desencadena la formación de gotas protectoras de proteínas y geles cuando las células están expuestas a condiciones adversas.
Cuando las células están estresadas, por ejemplo porque carecen de nutrientes, su nivel de energía disminuye. Esto conduce a una disminución del valor del pH citosólico: las células se acidifican. En respuesta, la división celular se detiene, el metabolismo se apaga y las célulasentre en modo de espera. Cuando el estrés termina, las células deben reprogramar rápidamente su metabolismo y reiniciar el crecimiento y la división. El profesor Simon Alberti y sus colegas descubrieron que el dominio de priones Sup35 es importante para la supervivencia al estrés ".sin el dominio de priones muestra un defecto de crecimiento cuando se recupera del estrés ", resume Titus Franzmann, el primer autor del estudio. Los científicos descubrieron que el dominio de priones de Sup35 detecta el pH ácido del citosol y luego impulsa la formación de gotas de proteínas queproteja Sup35 del daño. "Para almacenar la proteína, las gotitas pueden incluso avanzar en una estructura similar a un gel", dice el coautor Marcus Jahnel del grupo de biofísica del Prof. Stephan Grill en el BIOTEC.Las gotas de oteína, que se forman en el citoplasma de forma similar a las gotas de agua condensada, pueden disolverse nuevamente, permitiendo que la célula reutilice la proteína Sup35 cuando reinicia el crecimiento.Además, colegas de la Universidad de Washington en St. Louis predijeron las secuencias de los aminoácidos responsables de los cambios de detección de Sup35 en el valor del pH citoplasmático.En este contexto, Rohit Pappu, profesor de ingeniería biomédica de la Universidad de Washington, Edwin H. Murty, señaló que: "Descubrir los componentes moleculares que confieren estas capacidades adaptativas de Sup35 también tiene implicaciones importantes para comprender las células a nivel molecular y adoptar estos principios paraconstrucción de sistemas sintéticos "
Desde un punto de vista evolutivo, los condensados Sup35 son realmente interesantes, ya que se conservan entre levaduras relacionadas distantemente que divergieron hace casi 400 millones de años. Esto sugiere que la formación de gotas y gel puede ser una función ancestral del dominio de priones Sup35. Titus Franzmannconcluye: "El estudio sugiere que los dominios de priones son sensores de estrés específicos de proteínas que permiten que las células respondan a condiciones ambientales específicas. De esa manera, podríamos mostrar por primera vez una función positiva de un dominio de priones que a menudo solo se ha asociado conagregados que causan enfermedades. Así que quizás esa es la razón por la cual la evolución los ha mantenido durante tanto tiempo ".
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Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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