Los biólogos celulares han profundizado la comprensión de las proteínas asociadas con enfermedades neurodegenerativas. Los hallazgos podrían abrir nuevos enfoques de tratamiento para trastornos que incluyen la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica ELA, entre otros.
Los investigadores en Japón han obtenido información valiosa sobre los 'gránulos de estrés': grupos de ARN y proteínas que se forman cuando las células están estresadas por factores como el calor, las toxinas y los virus.
Dado que los gránulos de estrés están vinculados a una variedad de enfermedades neurodegenerativas, es de gran interés para el mundo médico comprender cómo se forman y cómo pueden reducirse.
Publicado en el Revista de Ciencia Celular , su estudio revela el importante papel de dos enzimas en el desmontaje de gránulos de estrés.
Estas dos enzimas, denominadas USP5 y USP13, pertenecen a un grupo de casi 100 deubiquitylasas conocidas, que se cree que funcionan cortando cadenas de ubiquitina [1] dentro de los gránulos de estrés.
El estudio es la culminación de más de cinco años de trabajo del equipo, incluidos Masayuki Komada, Toshiaki Fukushima y Shunsuke Matsumoto del Instituto de Tecnología de Tokio Tokyo Tech. Primer autor Xuan Xie, estudiante de doctorado en el laboratorio dirigido por Komada, ha descrito cómo llegaron a su momento 'eureka' en una entrevista con la serie First Person de la revista.
Como primer paso, los investigadores demostraron que USP5 y USP13 son reclutados preferentemente para gránulos de estrés inducidos por calor.
"Encontramos que los gránulos de estrés inducidos por el calor contienen cadenas de ubiquitina, mucho más que en los gránulos de estrés inducidos por otros estresores", explica Fukushima. "Esto implicaba que las cadenas de ubiquitina pueden reclutar a USP5 y USP13 a los gránulos de estrés".
Es importante destacar que, como las cadenas de ubiquitina a menudo se encuentran en los gránulos de estrés en enfermedades neurodegenerativas, los gránulos de estrés inducidos por el calor proporcionaron un buen modelo para futuras investigaciones.
Luego, el equipo comparó lo que sucede con las células sometidas a choque térmico con y sin las dos enzimas. Las células se expusieron a una temperatura de 44 ° C durante una hora y volvieron a 37 ° C durante una hora. Durante el período de recuperación, en las celdas que carecen de USP5 y USP13, el equipo descubrió que el desmontaje de los gránulos de estrés se retrasó.
Específicamente, en las células que contienen USP5 y USP13, el porcentaje de células con gránulos de estrés cayó al 14%, mientras que esta cifra fue del 60% o más en las células sin las dos enzimas.
Los resultados sugieren que la presencia de USP5 y USP13 es crítica para el desmontaje de los gránulos de estrés.
Aunque los mecanismos exactos aún no se han determinado, los investigadores proponen que USP5 hidroliza o "corta" cadenas de ubiquitina sin anclar, mientras que USP13 corta cadenas de ubiquitina conjugadas con proteínas [2].
"Llegamos a la conclusión de que ambas reacciones son necesarias para la desestabilización eficiente de los gránulos de estrés", dice Fukushima.
El estudio puede conducir al desarrollo de "enzimas deubiquitinantes artificiales", lo que podría tener un profundo impacto en futuros tratamientos médicos.
El desarrollo de enzimas innovadoras que "poseen una alta actividad y muestran una localización específica de los gránulos de estrés" es una hazaña que podría lograrse en cinco años, agrega Fukushima.
Términos técnicos
[1] Cadenas de ubiquitina: cadenas de pequeñas proteínas reguladoras llamadas ubiquitina que se encuentran en todas partes en las células eucariotas.
[2] Conjugado con proteínas: se refiere a la forma en que algunas cadenas de ubiquitina se unen a las proteínas, en lugar de no anclarse, dentro de los gránulos de estrés. Uno de los próximos objetivos del equipo es identificar estas proteínas objetivo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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