Revelan un mecanismo molecular implicado en el reciclaje de proteínas

Una investigación describe el mecanismo de reconocimiento para reutilizar la proteína transportadora de metales divalentes (DMT1) durante el ciclo de captación e incorporación celular de hierro, elemento esencial para la vida.

Redacción. Madrid | 06/12/2016 11:13

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Aitor Hierro, investigador del CIC bioGUNE. (DM)

Un estudio del Centro de Investigación Cooperativa en Biociencias, CIC bioGUNE, en Derio (Vizcaya), en colaboración con los Institutos Nacionales de la Salud (NIH) de Estados Unidos, ha revelado un mecanismo de reconocimiento molecular por el cual ciertas proteínas de nuestras células son recicladas y reutilizadas. Los resultados obtenidos sugieren la existencia de un código para el reconocimiento de señales de reciclado/transporte entre compartimentos celulares.

En la investigación, publicada en Cell, se describe el mecanismo de reconocimiento para reutilizar la proteína transportadora de metales divalentes (DMT1), durante el ciclo de captación e incorporación celular de hierro, un elemento esencial para la vida. El trabajo ha sido coordinado por Aitor Hierro, investigador de la Fundación Vasca para la Ciencia, Ikerbasque.

Para el reciclado o reutilización de moléculas en la célula se utiliza la red de tráfico intracelular. El retrómero es un complejo de proteínas encargado de reciclar canales proteicos y receptores implicados en una gran variedad de procesos fisiológicos como la internalización de nutrientes, señalización celular, transporte polarizado, diferenciación celular, respuesta inmune y transmisión nerviosa.

Enfermedades neurodegenerativas
La relevancia fisiológica del retrómero y su implicación en procesos neurodegenerativos como el Alzheimer y el Parkinson han tenido un crecimiento exponencial desde su descubrimiento hace más de 15 años. Sin embargo, el mecanismo para seleccionar las proteínas que van a ser recicladas y su inclusión en vesículas de transporte ha sido una incógnita perseguida por muchos grupos de investigación durante todo este tiempo.

"Nuestro trabajo arroja luz sobre el mecanismo de selección en el que se muestra cómo la acción coordinada entre el retrómero y otra proteína de transporte, la SNX3, promueven la formación de una cavidad que facilita la inserción de la señal consenso presente en la proteína para ser reciclada", señala Aitor Hierro.

El investigador de CIC bioGUNE explica que "el mecanismo es similar al de una llave entrando en una cerradura, en el que la llave sería la señal de reciclado y el hueco de la cerradura estaría formado por la combinación de dos proteínas (retrómero y SNX3)". "Lo verdaderamente rompedor de este descubrimiento es la posible existencia de un código de combinaciones entre el retrómero y otras proteínas SNX que daría lugar a huecos de cerradura diferentes en la selección de proteínas para su reciclado", destaca.

El equipo coordinado por Aitor Hierro trabaja actualmente en trasladar el conocimiento generado al campo de la biomedicina. "Está demostrado que reducidos niveles de retrómero están asociados a patologías como el Alzheimer y el Parkinson. También se ha visto que la estabilización del retrómero reduce la producción del péptido beta amiloide asociado al Alzheimer tanto en modelos celulares como en ratones, lo que confirma su potencial uso como diana terapéutica. La idea consiste en estabilizar la maquinaria de reciclado intracelular para prevenir el caos y la congestión. Somos el único grupo del mundo que ha conseguido resolver la estructura tridimensional del retrómero con detalle atómico y, por tanto, contamos con una ventaja enorme para realizar la búsqueda de compuestos que estabilicen el retrómero y que puedan ser patentados y evaluados como fármacos", señala Aitor Hierro.

Otra área de aplicación es en nanomedicina, concretamente en la administración de agentes terapéuticos. La efectividad de un fármaco durante un tratamiento viene determinada en gran medida por la capacidad de enviarlo donde se necesita que actúe. En muchas ocasiones no sólo nos interesa enviarlo a un tipo de células sino también a un compartimento específico dentro de la célula. Si conocemos el código de envío para el compartimento o "el hueco de cerradura" siguiendo con el ejemplo anterior, sería factible diseñar una señal específica o llave que sirviera al fármaco para acceder al compartimento deseado. Los sistemas de dispensación local de fármacos tienen la ventaja de requerir menores dosis, mejorar la efectividad y disminuir los efectos secundarios.