Biòlogos de Michigan encuentran una molècula que podrìa acelerar el reciclamiento celular
Un biòlogo celular de la Universidad de Michigan y sus colegas han identificado una molècula que podrìa acelerar la remociòn de residuos del centro de reciclamiento celular, el lisosoma.
El descubrimiento apunta a una nueva forma para el tratamiento de trastornos metabòlicos hereditarios y raros como el mal de Niemann-Pick, la mucolipidosis del Tipo IV, como asimismo enfermedades neurodegenerativas màs comunes como los males de Alzheimer y Parkinson, dijo Xoaxing Xu, quien encabezò el equipo de la UM que informa de sus conclusiones en la ediciòn de Internet del 13 de marzo de la revista multidisciplinaria Nature Communications.
“Las implicaciones son de largo alcance”, dijo Xu, profesor asistente de biologìa molecular, celular y de desarrollo. “Hemos introducido un concepto novedoso –un compuesto con el potencial de incrementar la limpieza de los residuos celulares—que podrìa tener un gran impacto en la medicina”.
Sin embargo, Xu advirtiò que los estudios están en su etapa inicial de investigaciòn bàsica, y que podrìan pasar años antes de que resulte en algùn medicamento.
En las cèlulas, al igual que en las ciudades, la eliminaciòn de la basura y el reciclamiento de lo pueda volver a usarse es un servicio esencial. Tanto en la ciudad como en la cèlula pueden surgir problemas de salud cuando el proceso se deteriora.
Adentro de los billones de cèlulas que conforman el cuerpo humano la tarea de disgregar y evacuar los componentes celulares usados recae en los lisosomas. En cada cèlula hay varios cientos de lisosomas que usan una variedad de enzimas digestivas para descomponer las proteìnas usadas, los materiales grasos llamados lìpidos, y los trozos descartados de membrana celular, entre otras cosas.
Una vez que estos materiales quedan reducidos a bloques bàsicos de construcciòn biològica, la carga se transporta afuera de los lisosomas para ser reensamblada en otra parte como componentes celulares nuevos.
El flujo sostenido de materiales que entran y salen de los lisosomas, llamado trànsito vesicular, es esencial para la salud de la cèlula y del organismo entero. Si el trànsito vesicular se demora o se detiene, el resultado es una especie de estreñimiento lisosomàtico que puede causar o contribuir a una variedad de enfermedades, incluido un grupo de trastornos metabòlicos hereditarios que se conoce como enfermedades de almacenamiento de lìpidos. El mal de Niemann-Pick es uno de ellos.
En estudios anteriores Xu y sus colegas habìan mostrado que el funcionamiento apropiado del lisosoma depende, en parte, del flujo oportuno de iones de calcio a travès de pequeños pasajes como poros en la membrana superficial del lisosoma, llamados canales de calcio.
Si los canales de calcio se obstruyen se altera el trànsito en todo el lisosoma y los residuos se acumulan en niveles tòxicos que inflaman el lisosoma a varias veces su tamaño normal.
Xu y sus colegas habìan determinado anteriormente que una proteìna llamada TRPML1 sirve como canal del calcio en los lisosomas, y que un lìpido conocido como PI(3,5)P2 abre y cierra los portones del canal. Las mutaciones humanas en el gen responsable por la producciòn de TRPML1 causan una reducciòn del 50 al 90 por ciento en la actividad del canal de calcio.
En su trabajo màs reciente y con la ayuda de un nuevo mètodo para la creaciòn de imàgenes usado para estudiar la liberaciòn de ion de calcio en el lisosoma, Xu y sus colegas muestran que la liberaciòn de calcio mediada por la TRPML1 se reduce sustancialmente en las cèlulas con las enfermedades de Niemann-Pick y mucolipidosis de Tipo IV.
Algo màs importante es que identificaron una pequeña molècula sintètica, denominada ML-SA1, que imita al lìpido PI(3,5)P2 y puede activar los canales de calcio del liposoma abriendo los portones y estableciendo la evacuaciòn de iones de calcio.
Cuando se introdujo la ML-SA1 en cèlulas de ratòn y en cèlulas humanas con Niemann-Pick de Tipo C, tonadas por los pacientes, el flujo incrementado por los canales de calcio del lisosoma fue suficiente para acelerar el trànsito y reducir la acumulaciòn adentro del lisosoma.
Xu y sus colegas creen que serìa posible usar la ML-SA1 como medicamento para activar los canales de calcio del lisosoma y restablecer la funciòn normal del lisosoma en enfermedades por acumulaciòn de lìpidos como Niemann-Pick. El mismo enfoque podrìa usarse para el tratamiento de las enfermedades degenerativas de las neuronas como los males de Alzheimer y Parkinson, que involucran defectos en el trànsito del lisosoma.
Tal estudios podrían proporcionar, asimismo un mayor conocimiento sobre el proceso de envejecimiento que incluye la disminuciòn muy lenta en la capacidad del lisosoma para disgregar y reciclar las partes descartadas de la cèlula.
“La idea es que las enfermedades por acumulaciòn de residuos en el lisosoma, los males neurodegenerativos y el envejecimiento, los causa, o los empeora, el trànsito muy reducido o lento en el centro de reciclamiento celular”, explicò Xu.
¿El pròximo paso? Los invetigadores esperan administrar la ML-SA1 a ratones con Niemann-Pick y mucolipidosis de Tipo IV para determinar si la molècula alivia los sìntomas.
Con la enfermedad Niemann-Pick se acumulan cantidades dañinas de lìpidos en el bazo, el hìgado, los pulmones, la mèdula ósea y el cerebro. La enfermedad tiene cuatro tipos relacionados. El Tipo A es el màs grave, ocurre en la infancia temprana y se caracteriza por el agrandamiento del hìgado y el bazo, la inflamaciòn de los nòdulos linfàticos y daños cerebrales profundos a los seis meses de edad. Los niños con este tipo de enfermedad rara vez viven más de 18 meses. Actualmente no hay cura para la enfermedad Niemann-Pick.
El autor principal del artìculo en Nature Communications es Dongbiao Shen, esudiante graduado y asistente de investigaciòn en el Departamento de Biologìa Molecular, Celular y de Desarrollo de la UM.
Otros autores, además de Xu, son Xiang Wang, Xinran Li, Xiaoli Zhang, Zepeng Yao, Shannon Dibble y Xian-ping Dong, del Departamento de Biologìa Molecular, Celular y de Desarrollo de la UM; Ting Yu y Andrew Lieberman del Departamento de Patologìa en la Escuela de Medicina de la UM; y Hollis Showalter del Nùcleo Vahlteich de Quìmica Medicinal en el Departamento de Química Medicinal del Colegio de Farmacia de la UM.
El trabajo tuvo el apoyo de donaciones de los Institutos Nacionales de Salud y la Fundaciòn ML4F.
Vìa: Universidad de Michigan
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