Los científicos de Salk descubren cómo el "indicador de combustible" de una célula promueve un desarrollo saludable

Abril 25, 2016

Los científicos de Salk descubren cómo el "indicador de combustible" de una célula promueve un desarrollo saludable

Abril 25, 2016

LA JOLLA—(25 de abril de 2016) Los científicos de Salk han revelado cómo un "medidor de combustible" celular responsable de monitorear y administrar los procesos de energía de las células también tiene un papel inesperado en el desarrollo. Este enlace crítico podría ayudar a los investigadores a comprender mejor las vías del cáncer y la diabetes.

Este indicador de combustible celular es un complejo de proteínas llamado AMPK que supervisa la entrada y salida de energía para mantener la célula funcionando sin problemas. Si AMPK fuera un sensor de automóvil, por ejemplo, podría indicarle al vehículo cuándo cargar gasolina o bajar el aire acondicionado para ahorrar energía. De manera similar, si el suministro de combustible de la célula (nutrientes) es escaso, la AMPK ralentiza el crecimiento celular y cambia su metabolismo. Anteriormente, Profesor Salk Rubén Shaw descubrió que la AMPK podría detener el metabolismo acelerado de los tumores, así como restaurar la función normal del hígado y otros tejidos en los diabéticos.

“Aunque existe un gran interés en AMPK relacionado con diabetes y células cancerosasfrancamente, no se sabía nada acerca de cómo cambia este proceso de indicador de combustible en diferentes poblaciones celulares durante el desarrollo”, dice Shaw, autor principal del trabajo y titular de la cátedra William R. Brody. Además de ofrecer nuevos conocimientos sobre las terapias con células madre, el trabajo, publicado en marzo de 2016 en Genes y desarrollo, también podría ayudar a refinar los tratamientos contra el cáncer.

“Para comenzar, utilizamos la tecnología CRISPR para eliminar dos componentes importantes de la vía AMPK en las células madre embrionarias”, dice Nathan Young, investigador asociado de Salk y primer autor del artículo. "Al principio no vimos ninguna diferencia, pero las cosas se volvieron interesantes cuando pedimos a las células que se diferenciaran".

Normalmente, las células madre embrionarias tienen la capacidad de generar células más especializadas que pertenecen a uno de los tres grandes grupos denominados capas germinales (el endodermo, el ectodermo y el mesodermo) que finalmente pueden convertirse en todos los diversos tipos de células de un organismo. Sin embargo, las células sin una vía AMPK funcional no lograron producir eficientemente endodermo (la capa más interna de un organismo) y, en cambio, produjeron demasiado ectodermo (la capa que se convertiría en piel).

“Estas células no pudieron tomar la decisión correcta”, dice Shaw. "Esta fue la primera inclinación de que esta vía metabólica le está diciendo a las células qué tipo de tejidos especializados deben convertirse".

Lo notable, según los investigadores, es cuando observaron más de cerca los patrones de expresión génica de las células deficientes en AMPK. Descubrieron que una gran cantidad de genes regulados negativamente se relacionaban con una estructura celular específica: el lisosoma. Este orgánulo autónomo crítico contiene enzimas corrosivas que degradan el material celular para reutilizar componentes: el centro de reciclaje y eliminación de basura de la célula.

Esta pérdida de lisosomas, descubrieron los investigadores, se debió a la pérdida de un factor de transcripción llamado Tfeb, que activa la expresión de genes lisosomales en tiempos de inanición. Simplemente reintroduciendo Tfeb en las células disfuncionales, el equipo pudo restaurar el desarrollo y la diferenciación normales.

“Se pensó que los lisosomas y la AMPK estaban conectados de alguna manera, pero nadie había soñado que no obtendrías lisosomas si no tienes este indicador de combustible”, dice Shaw. "La conexión de la vía AMPK con los lisosomas plantea la pregunta de si esta vía también es parte de las vías anticancerígenas".

Actualmente, los inhibidores de lisosomas se encuentran en docenas de ensayos clínicos para cánceres de mama, pulmón, páncreas y cerebro, aunque no se comprende el vínculo exacto entre los lisosomas y los tumores. “Estamos descifrando algunas de estas conexiones subyacentes que podrían indicar cuándo y cómo pueden ser útiles los medicamentos contra el cáncer”, dice Shaw. "Este trabajo también puede ayudar a crear formas mejores y más específicas de atacar los lisosomas en el cáncer".

Otros autores fueron Anwesh Kamireddy, Jeanine Van Nostrand, Lillian Eichner, Maxim Nikolaievich Shokhirev y Yelena Dayn, todos ellos Instituto Salk. El trabajo fue apoyado por el Los Institutos Nacionales de Salud y del Leona M. y Harry B. Helmsley Charitable Trust.