Dirigen la muerte programada, esencial para evitar el cáncer
Observados por primera vez los agujeros en forma de dónut de las proteínas asesinas
Investigadores españoles y alemanes han conseguido ver por primera vez los poros, con forma de anillo y media luna, que perfora la proteína Bax en la membrana de las mitocondrias. El avance, logrado gracias a microscopios de superresolución, puede ayudar a encontrar el ‘santo grial’ del suicidio celular, un proceso crucial para evitar el cáncer.
Imagen de microscopía confocal donde se observa una célula de mamífero entrando en apoptosis o suicidio celular. Las mitocondrias se muestran en magenta y la proteína Bax en verde, organizada en zonas donde las mitocondrias se están fragmentando. Los detalles o zoomsson estructuras de Bax (en naranja) captadas por microscopía de superresolución en forma de anillos, arcos y líneas. / R. Salvador-Gallego
La muerte es esencial para la vida, al menos a nivel celular. El desarrollo de los órganos depende en buena medida de que se produzca un equilibrio perfecto entre las células que crecen y se dividen y aquellas que perecen. Para que esto ocurra, las células programan su propia destrucción a través de un proceso denominado apoptosis, el suicidio celular. Si ocurre algún fallo en esta muerte programada, las células proliferan de forma descontrolada y se puede originar un cáncer.
El suicidio celular está mediado por la proteína Bax en última instancia
El complejo mecanismo de la apoptosis está gobernado por una familia de proteínas, las Bcl-2, que forman una gran red de interacciones moleculares para regular la permeabilización de la membrana externa de las mitocondrias, la central energética de la célula. Este paso es considerado como el punto de no retorno del suicidio celular, y está mediado en última instancia por la proteína Bax, un miembro esencial de esa familia cuya función es perforar la membrana.
Cuando la célula está estresada por el estímulo apoptótico, Bax activa su instinto asesino y se incrusta en la membrana mitocondrial, reclutando a otras unidades para formar grandes conglomerados. Estos terminan por romper la membrana externa de la mitocondria haciendo un agujero o poro, lo que permite que se liberen proteínas como el citocromo c desde el espacio intermembrana al interior celular para culminar el proceso suicida.
Poros polémicos que se consiguen observar
“El mecanismo que sigue la proteína Bax para dañar irreversiblemente a la célula todavía es una incógnita; y de hecho, la existencia de estos poros hasta ahora no ha estado libre de polémica, ya que nadie había conseguido observarlos en mitocondrias de células”, explica a Sinc la bioquímica española Raquel Salvador-Gallego, investigadora de la Universidad de Tubinga (Alemania) y coautora del trabajo.
Pero ver es creer. Esta bioquímica, junto con otros colegas de su universidad y diversos centros alemanes ha conseguido visualizar, con la ayuda de microscopios de superresolución, las estructuras nanométricas que están detrás de la organización de Bax durante la apoptosis. El estudio es portada esta semana en The EMBO Journal.
“Sorprendentemente, hemos podido observar estructuras muy bien definidas de Bax en forma de anillos, arcos y líneas a lo largo de las mitocondrias, que son típicas de esta proteína en su forma activa y que solo están presentes cuando la célula se está muriendo”, destaca Salvador-Gallego.
Las imágenes de superresolución muestran que las proteínas Bax (en líneas, arcos y anillos) median en la permeabilización de la membrana externa de las mitocondrias durante la apoptosis. / The Embo Journal/ R. Salvador-Gallego et al.
El equipo, coordinado por la también española Ana García-Sáez, ha comprobado que estos característicos anillos y arcos son capaces de perforar membranas artificiales que simulan la composición lipídica de la mitocondria, por lo que no dejan lugar a dudas de que están estrictamente relacionados con la función de Bax durante la apoptosis.
La bioquímica resume que este trabajo “propone un nuevo mecanismo de acción de Bax y confirma la existencia de estos poros, proporcionando una pieza importante en el camino para resolver el gran puzle apoptótico”.
Evidencias seductoras
En la misma revista aparece otro artículo, liderado por el investigador Stefan Jakobs del Centro Médico Universitario de Gotinga (Alemania), donde se confirma con técnicas complementarias de superresolución la existencia de los anillos de Bax, que potencialmente también se pueden unir a proteínas Bak, otros miembros de la familia Bcl-2.
“Conocer cómo las proteínas asesinas Bax y Bak forman el ‘poro apoptótico’ responsable del daño mitocondrial irreversible, que daña las mitocondrias y conduce a la muerte celular, está considerado el ‘santo grial’ de la investigación en apoptosis”, valora también en The EMBO Journal el doctor Grant Dewson de la Universidad de Melbourne (Australia). Y concluye: “Ahora los dos estudios proporcionan evidencias seductoras sobre estos poros en forma de dónuts y medias lunas”.
Referencia bibliográfica:
Raquel Salvador-Gallego, Markus Mund, Katia Cosentino, Jale Schneider, Joseph Unsay,Ulrich Schraermeyer, Johann Engelhardt, Jonas Ries, Ana J García-Sáez. “Bax assembly into rings and arcs in apoptotic mitochondria is linked to membrane pores”. The EMBO Journal 35: 389–401, 18 de enero 2016 (on line), 15 de febrero 2016 (paper and cover).
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