Al igual que nuestra respuesta de lucha o huida, nuestras células también tienen un modo de piloto automático de estrés. Una caída de oxígeno, sobrecalentamiento o una toxina invasora puede desencadenar la respuesta de estrés celular, una cascada de cambios moleculares que son los últimos de la célula.zanja esfuerzo para sobrevivir.
Entre estas estrategias de supervivencia se encuentra la formación de "gránulos de estrés": las proteínas y las moléculas de ARN se agrupan en gotas sin membrana cuando la célula está amenazada. El ARN es la molécula biológica esencial que traduce la información genética del ADN para producir proteínas.estrés celular, la mayoría de las moléculas de ARN detienen su actividad normal de traducción y se agrupan dentro de gránulos de estrés, como si se estuvieran ocultando.
En un nuevo experimento publicado en Biología celular natural , expertos en imágenes biológicas dirigidos por Tim Stasevich, profesor asistente en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad Estatal de Colorado, han utilizado un microscopio de fluorescencia personalizado y una nueva herramienta de etiquetado de anticuerpos para observar las células vivas sometidas a estrés. Con precisión de molécula única, los investigadores han capturado moléculas de ARN individuales que interactúan con gránulos de estrés, revelando cómo, cuándo y dónde se mueven los ARN, un proceso nunca antes visto de principio a fin. Han demostrado definitivamente, entre otras cosas, que la traducción de ARN está completamente silenciadaantes de que los ARN entren en los gránulos de estrés.
Los resultados surgieron de una asociación con el laboratorio de Roy Parker, profesor del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Colorado Boulder. La experiencia combinada de los dos laboratorios ha iluminado detalles sin precedentes de la respuesta al estrés celular, allanando el camino para futuros estudios enla dinámica completa del cierre traslacional y su relación con muchas enfermedades.
"Creo que ver es creer, y esa es nuestra contribución aquí", dijo Stasevich, un investigador de Boettcher cuyo laboratorio publicó anteriormente la técnica de etiquetado bioquímico y de imagen en la revista Science. "Estamos usando células vivas como tubos de ensayo para estudiar procesos dinámicos".eso nunca se había visto antes. La capacidad de visualizar estos procesos a nivel de una sola molécula en las células vivas será una herramienta poderosa para comprender mejor la respuesta al estrés celular en las células normales y enfermas ".
El laboratorio de Parker en CU Boulder siempre estuvo interesado en las interacciones de ARN asociadas con el estrés celular. "Vimos el artículo de Tim's Science sobre el seguimiento de la cadena naciente, y pensamos que esta sería la técnica perfecta para responder preguntas que nuestro laboratorio había estado tratando de resolverun tiempo ", explicó la investigadora postdoctoral de CU Stephanie Moon, co-primera autora en el Biología celular natural papel y un ex estudiante graduado de CSU.
La dinámica de la formación de gránulos de estrés solo se infirió en investigaciones anteriores, dijo Parker. "Pero si las células no las producen, mueren. Por lo tanto, deben ser importantes".
Anteriormente, la única forma en que científicos como Parker y Moon podían "ver" los ARN durante el estrés celular era a través de imágenes celulares fijas, el equivalente a tomar una instantánea ". Sabíamos que los ARN estaban en los gránulos de estrés, y sabíamos qué ARNestaban allí. Sabíamos que podrían verse afectados por mutaciones que pueden causar enfermedades. Todo ese conocimiento se basó en imágenes estáticas ", dijo Parker.
De acuerdo con investigaciones anteriores de Parker, varias mutaciones pueden causar que dichos ensambles de proteínas de ARN se formen incorrectamente, y estas aberraciones están relacionadas con enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis lateral amiotrófica.
Al ir al cine con el equipo de Stasevich, la respuesta al estrés celular ha cobrado vida en detalles coloridos, arrojando luz sobre detalles previamente ocultos. Entre los principales hallazgos del documento se encuentra que mientras algunos ARN van y vienen en la superficie de los gránulos, algunosestán particularmente atrapados, como atados a la melaza, dijeron los investigadores.
"Al mostrar que los ARN van a un gránulo, se reprimen traslacionalmente y permanecen allí, sugiere que los gránulos de estrés pueden tener un papel en mantener esos ARN fuera de la expresión génica", dijo Moon.
Tatsuya Morisaki, coautor e investigador principal en el laboratorio de Stasevich, dirigió los experimentos de imágenes con Moon y desarrolló la técnica de seguimiento de la traducción. Morisaki utilizó una línea celular desarrollada por el laboratorio de Parker que contiene un marcador fluorescente verde para los gránulos de estrés.La tecnología de marcado fluorescente de Stasevich la alteró la línea celular con marcadores que fluorescen en rojo lejano para el ARN y rojo para la traducción, lo que permite ver los tres colores a la vez.
Stasevich calificó la colaboración como una hermosa combinación de dos laboratorios, avanzando hacia un objetivo común. "Creo que realmente podemos trabajar juntos para responder algunas preguntas que nunca antes se habían respondido", dijo Stasevich.
Parker estuvo de acuerdo
"El laboratorio de Tim es excelente en la obtención de imágenes de una sola molécula, incluida la traducción y la localización de ARN, mientras que mi grupo está interesado en tratar de comprender estos gránulos de proteínas de ARN y cómo se forman", agregó. "Así es como debería funcionar la ciencia."
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Colorado . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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