Descifraron el proceso clave para que las células se recuperen del estrés

El estrés es una de las condiciones más preocupantes de la modernidad. Un valor que se disparó durante la pandemia y que sigue estremeciendo los estándares de salud, por las implicancias que acarrea en las diferentes funcionalidades del organismo. La búsqueda para equilibrar sus efectos es una constante entre las investigaciones científicas. En este terreno acaban de publicarse una serie de documentos producidos por el Hospital San Judas de Memphis, EE.UU., que muestran que la ubiquitinación, un proceso que modifica las proteínas, es necesaria para el desmontaje de los gránulos de estrés, que están relacionados con enfermedades neurodegenerativas.

Como parte de una gran máquina de reciclaje, la ubiquitina se une a proteínas que deben ser degradadas y las elimina en un intento por controlar muchas de las funciones esenciales de la célula. La ubiquitina es una pequeña proteína que se encuentra en todo el organismo y está formada por 76 aminoácidos.

Los especialistas están estudiando los procesos que permiten a las células responder y adaptarse al estrés ambiental, muchos de los cuales también están asociados con enfermedades neurodegenerativas. En artículos complementarios en la revista Science, los investigadores revelaron un papel inesperado para el proceso que utilizan las células para deshacerse de proteínas innecesarias o no deseadas.

El equipo también reveló información detallada que muestra que la proteína G3BP1 es clave para el proceso. Los gránulos de estrés se forman, también, en respuesta a algunas enfermedades neurodegenerativas, como la esclerosis lateral amiotrófica, también llamada enfermedad de Lou Gehrig.

El proceso desestresante

“Queremos comprender las respuestas al estrés celular desde una perspectiva de biología celular básica, pero también los procesos involucrados que muestran cómo las células reaccionan al estrés son relevantes para la biología de las enfermedades neurodegenerativas -explicó el autor principal de todos los documentos en esta materia de investigación, J. Paul Taylor, presidente del Departamento de Biología Celular y Molecular e investigador del Instituto Médico Howard Hughes-. Nuestro trabajo ha proporcionado la claridad necesaria sobre cómo la ubiquitinación realmente juega un papel más amplio en la respuesta al estrés”.

Las células tienen que responder a cambios en su entorno, como calor, toxinas, luz ultravioleta u otros factores dañinos que causan estrés, lo hacen desencadenando la muerte celular o adaptándose hasta que se elimina el estrés.

Para adaptarse, pueden apagar su maquinaria de producción de proteínas, los procesos metabólicos y el ciclo celular. Las células también pueden formar estructuras llamadas gránulos de estrés. En ellos, los ARN y la maquinaria de traducción y producción de proteínas se fusionan en nuevas estructuras celulares. El trabajo de investigación encabezado por el equipo de Taylor, que aún continúa, revela una función diferente para la ubiquitinación.

Los investigadores querían saber cómo está involucrada en la respuesta al estrés. Para hacer eso, llevaron a cabo una pantalla para comparar el panorama de las proteínas modificadas con ubiquitina y las células normales que experimentan diferentes tensiones. Los hallazgos indican que todas las tensiones aumentaron la ubiquitinación en general. Pero la lista de proteínas modificadas a través del proceso fue distinta para cada tipo de estrés.

Luego, los científicos se evaluaron en profundidad qué les sucede a las células en respuesta a un tipo de estrés llamado choque térmico. Cuando los investigadores bloquearon la ubiquitinación en las células que experimentaron un choque térmico, la traducción se detuvo, el transporte se interrumpió y los gránulos de estrés se formaron. Sin embargo, el equipo se sorprendió al descubrir que, cuando se eliminó el estrés, ninguno de estos procesos se revirtió.

“Estos hallazgos sugieren que la ubiquitinación está preparando a la célula para recuperarse del estrés”. explicó otro de los autores, Brian Maxwell, del departamento de Biología Celular y Molecular.

Además de revelar estas vías clave, la tecnología ayudó a los investigadores a identificar más de 10.000 sitios de modificación en diferentes proteínas, creando un recurso para estudios futuros. Esto permitió a otros investigadores estudiar cómo una proteína o vía de interés en particular se ve afectada por la ubiquitinación durante diferentes tipos de estrés.

“Para este estudio, hemos creado un vasto conjunto de datos para obtener información sobre cómo las proteínas específicas están involucradas en esta maquinaria de respuesta al estrés -celebra Taylor. Creemos que podría ser un recurso útil para futuras investigaciones y, de hecho, ya ha beneficiado nuestro propio trabajo”.

Así, los investigadores utilizaron el conjunto de datos generado a través de su trabajo anterior para centrarse en G3BP1, una proteína que participa en la regulación de los gránulos de estrés. Su estudio mostró que la ubiquitina modifica G3BP1 durante el choque térmico, pero no durante otros tipos de estrés.

Cuando los investigadores bloquearon la ubiquitinación de G3BP1, encontraron que los gránulos de estrés se formaron normalmente pero no se desmontaron cuando se eliminó el estrés. El equipo también identificó varios otros factores proteicos críticos que interactúan con G3BP1 en el proceso de desmontaje de gránulos de estrés por ubiquitinación.

“Además de revelar el papel crucial que desempeña la proteína G3BP1 en el desensamblaje de los gránulos de estrés, nuestro trabajo mostró que las diferentes formas de estrés que tienen efectos similares en las células y que éstas tienen mecanismos distintos para revertir su respuesta“, completó Youngdae Gwon, también participante de la investigación e integrante del Departamento de Biología Celular y Molecular del mismo hospital.

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