Los investigadores muestran que las proteínas controlan el proceso que sale mal en la enfermedad de Parkinson
Las interrupciones en la fisión de las mitocondrias, las estructuras dentro de las células que producen energía, están detrás de una serie de otras dolencias, como el cáncer, la diabetes y las enfermedades cardíacas. Crédito: Institutos Nacionales de Salud
Mientras los científicos trabajan para encontrar una cura para la enfermedad de Parkinson, una línea de investigación que ha surgido se centra en las mitocondrias, las estructuras dentro de las células que producen energía. La salud de esas estructuras se mantiene a través de un sistema de control de calidad que equilibra dos procesos opuestos: la fisión de una mitocondria que se divide en dos y la fusión de dos que se convierten en uno.
Cuando hay un problema con la fisión, ese sistema se desequilibra. Las consecuencias pueden incluir enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Parkinson, y otras afecciones graves.
Durante años, los científicos han sabido que una proteína en particular, llamada Drp1, es un regulador maestro de la fisión mitocondrial, pero poco más sobre cómo Drp1 es controlado por otras proteínas. Los procesos esenciales en biología se rigen por complejas reacciones bioquímicas en cadena entre dichas proteínas. Los científicos llaman a estas reacciones en cadena vías de señalización.
Ahora, una colaboración de investigación dirigida por investigadores de la UCLA ha arrojado nueva luz sobre los mecanismos que controlan Drp1 y la fisión de las mitocondrias. Los hallazgos podrían avanzar en la lucha contra el Parkinson y una variedad de otras enfermedades.
El estudio, publicado hoy en Nature Communications, encontró que una proteína en humanos llamada CLUH (pronunciada «pista-H») actúa para atraer Drp1 a las mitocondrias y desencadenar la fisión. En experimentos con moscas de la fruta que fueron modificadas genéticamente con un análogo de la enfermedad de Parkinson, el equipo demostró que el daño de la enfermedad podría revertirse aumentando la cantidad de una proteína que los científicos llaman «despistada», que es el equivalente de CLUH en la mosca de la fruta.
«Con una vía críticamente importante como Drp1, podría haber múltiples proteínas que podríamos usar para intervenir y, en última instancia, controlar la enfermedad de Parkinson», dijo el Dr. Ming Guo, autor correspondiente del estudio y profesor de neurología y de farmacología molecular y médica en la Escuela de Medicina David Geffen de la UCLA. «Cuando modificamos el despistado en las moscas, los síntomas análogos a la enfermedad de Parkinson mejoraron sustancialmente».
La investigación de Guo se centra en las afecciones neurodegenerativas, pero las interrupciones en la fisión de las mitocondrias están detrás de una serie de otras dolencias, como el cáncer y la diabetes. y enfermedades cardíacas, así como algunos defectos del desarrollo que conducen a la muerte de los bebés.
«Estos hallazgos deberían brindar una perspectiva significativa a la comunidad científica, no solo para comprender los principios fundamentales de la biología, sino también para mejorar la salud humana ”, dijo Guo, quien también es miembro del Instituto de Nanosistemas de California en la UCLA.
Los investigadores investigaron complejas reacciones bioquímicas en cadena en moscas de la fruta, en cultivos de células humanas y entre proteínas en un ambiente libre de células. Los entornos libres de células permiten a los científicos observar interacciones entre proteínas en un contexto simple.
Guo y sus colegas descubrieron que la pérdida de células despistadas (en las moscas de la fruta) o CLUH (en las células humanas) resultó en mitocondrias eso parecía ser más largo, mientras que grandes cantidades de proteínas despistadas o CLUH dieron como resultado mitocondrias fragmentadas. Guo dijo que las mitocondrias más largas probablemente resulten de muy poca fisión, y las fragmentadas de demasiada fisión.
Las moscas de la fruta que habían sido diseñadas genéticamente para no tener ni idea, una manipulación que acorta drásticamente su esperanza de vida, vivieron hasta casi cuatro veces más que mucho tiempo cuando los investigadores administraron más proteína Drp1. Esa sorprendente recuperación indicó que la capacidad de despistado para controlar la fisión mitocondrial funciona a través de Drp1.
El equipo demostró además que tanto el despistado en las moscas como el CLUH en las células humanas reclutan Drp1 que flota libremente desde el interior de una célula para unirse a los receptores en la superficie de las mitocondrias. Además, los investigadores descubrieron que CLUH en células humanas ayuda a traducir las instrucciones genéticas que se encuentran en el ARN mensajero en la proteína para los receptores Drp1 en la superficie de las mitocondrias. Más receptores Drp1 disponibles significa que se pueden reclutar más Drp1 para desencadenar la fisión.
El grupo de investigación de Guo continúa investigando cómo CLUH controla la fisión mitocondrial y su impacto en la salud celular y del organismo.
«En el futuro, esperamos identificar un mecanismo con tal precisión que solo afecte a la enfermedad de Parkinson, para que los pacientes puedan obtener el máximo beneficio», dijo.
El primer autor del estudio es Huan Yang, un Investigador postdoctoral de la UCLA. Otros autores son Jina Yun, ex investigadora postdoctoral de UCLA; Caroline Sibilla, ex estudiante de posgrado de los Institutos Nacionales de Salud; Raymond Liu, Bruce Hay y David Chan de Caltech; el Dr. Craig Blackstone de la Facultad de Medicina de Harvard; y Robert Harvey de la Universidad de Sunshine Coast en Australia.
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Combinación mortal: se descubre un nuevo desencadenante directo de la muerte celular Más información: Clueless/CLUH regula la fisión mitocondrial al promover el reclutamiento de Drp1 a 6 mitocondrias, Nature Communications (2022). Información de la revista: Nature Communications
Proporcionado por California NanoSystems Institute Cita: Los investigadores muestran el proceso de control de proteínas que sale mal en la enfermedad de Parkinson (24 de marzo de 2022) consultado el 29 de agosto 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-protein-awry-parkinson-disease.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.