Los pasos que dan las células en respuesta a los desafíos son más complejos de lo que se pensaba anteriormente, encuentra una nueva investigación publicada en la revista eLIFE . El estudio investiga un sistema relevante para el cáncer, la infección viral y la diabetes, así como para la enfermedad de Parkinson y Lou Gehrig, revelando muchos casos de "ineficiencia intencionada" en el comportamiento celular.
Estas nuevas vías podrían ofrecer rutas para comprender y quizás incluso tratar estas enfermedades, señalan los científicos del estudio.
"Sorprendentemente, las células a menudo adoptan un enfoque que parece bastante ineficaz", explica Christine Vogel, profesora asociada del Departamento de Biología de la Universidad de Nueva York y autora principal del estudio. "Sin embargo, descubrir estas rutas inesperadas nos ayuda a comprender mejor cómo unEl organismo responde a una gran aflicción y, con ella, abre caminos completamente nuevos para apoyar a las células en su esfuerzo y corregir la enfermedad ".
Cada célula del cuerpo humano produce hasta 1,5 millones de moléculas de proteína por minuto, y doblar las proteínas en su forma correcta es una tarea vital y enorme. Si demasiadas proteínas se pliegan mal y se acumulan, la salud celular está en peligro inmediato yeventualmente puede hacer que la célula muera.
Por esa razón, la "respuesta al estrés celular" es fundamental para muchas enfermedades humanas. Las proteínas mal plegadas se producen en células cancerosas que se dividen rápidamente y producen muchas más moléculas de proteínas de lo normal, o en células infectadas por virus donde el virus secuestra la producción de proteínas del huésped.maquinaria.
Por lo tanto, las células desarrollan múltiples mecanismos para combatir la acumulación de proteínas mal plegadas, detener la síntesis de proteínas y replegar las existentes correctamente.
Investigaciones anteriores han examinado estos comportamientos de forma aislada. Sin embargo, los avances tecnológicos recientes permiten a los científicos estudiar estos procesos celulares en su conjunto, y ofrecen específicamente una nueva visión de las relaciones y vías previamente no detectadas.
El equipo de investigación, dirigido por Vogel, incluyó a científicos de la Universidad de Nueva York, el Instituto de Sistemas Médicos de Berlín, la Universidad Humboldt de Berlín, Illumina y la Universidad Nacional de Singapur.
Combinando múltiples técnicas y análisis de vanguardia, los investigadores examinaron la respuesta de las células cancerosas humanas a proteínas mal plegadas durante varias horas y desde múltiples puntos de vista. Luego desarrollaron herramientas computacionales para integrar estos datos y extraer una señal para cada uno de los milesde genes que detectaron en múltiples etapas de su viaje regulador.
Lo que los científicos descubrieron fue contrario a sus expectativas. "El proceso normal para producir proteínas a partir de genes consta de dos pasos principales, llamados transcripción y traducción", explica Vogel. "Si tiene proteínas mal plegadas que se acumulan en la célula, pensaríaque la primera y más fácil respuesta debería ser cerrar estos dos pasos para evitar producir aún más proteínas. Y de hecho, observamos muchos genes cuya traducción se detiene en respuesta a moléculas mal plegadas en la célula ".
Sin embargo, los investigadores también encontraron un número sorprendente de respuestas muy diferentes. Por ejemplo, muchos genes no participaron en la interrupción global de la traducción, sino que aumentaron el segundo paso de síntesis, produciendo aún más moléculas de proteínas a partir de estos genes. Otros sí disminuyeronsu traducción de acuerdo con el modelo estándar, pero, a la inversa, aumentó el primer paso, la transcripción, lo que resultó en un proceso aparentemente antieconómico.
El motivo por el que a menudo no se toma la ruta más fácil todavía está sujeto a especulaciones, señalan los investigadores.
"Las células son mucho más inteligentes que simplemente apagar todo bajo estrés, y tenemos algunas ideas de por qué", dice Vogel. "Para algunos genes, las células quieren ser particularmente rápidas para acelerar la síntesis cuando ocurren proteínas mal plegadas -- para apoyar la maquinaria de replegamiento, por ejemplo. Para ahorrar tiempo, la célula siempre lleva a cabo el primer paso para estos genes de una manera algo derrochadora, de modo que solo queda el segundo paso cuando se necesitan las proteínas. Para otros,la célula activa la producción de proteínas de los genes a la mitad de 'por si acaso' son necesarios y, por lo tanto, se prepara para todas las eventualidades ".
Los investigadores ahora están haciendo un seguimiento de algunas de estas nuevas vías, y esperan que muchas otras hagan lo mismo, basándose en los resultados recientemente publicados. A su vez, estos estudios futuros pueden conducir a una mejor comprensión del estrés celular ycómo tratarlo en caso de enfermedad.
La investigación fue apoyada por subvenciones del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales 1R01GM113237-01, 1R35GM127089-01, parte de los Institutos Nacionales de Salud.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Nueva York . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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