Las vías metabólicas consisten en una serie de reacciones bioquímicas en las células que convierten un componente inicial en otros productos. Cada vez hay más pruebas de que las vías metabólicas, junto con los factores de estrés externos, influyen en la salud de las células y los tejidos. Muchas enfermedades humanas, incluidas las enfermedades retinianas o neurodegenerativas, están asociadas con desequilibrios en las vías metabólicas.
Elisabeth Knust lidera un equipo de investigadores del Instituto Max Planck de Biología y Genética de Células Moleculares (MPI-CBG) en Dresden, Alemania, que describe un papel esencial para una de esas vías metabólicas en el mantenimiento de la salud de la retina en condiciones de estrés. Estudiaron el clásico drosófila genes cinabrio, cardenal, blanco, y escarlata, caracterizado originalmente hace décadas y llamado así por su papel en la pigmentación del color de los ojos, en particular la formación del pigmento marrón del ojo de la mosca. Estos genes codifican componentes de la ruta de la quinurenina, cuya actividad convierte el aminoácido triptófano mediante varios pasos en otros productos. En este estudio, los autores han destacado la función de esta vía metabólica en la salud de la retina, independientemente de su papel en la formación de pigmentos.
La vía de la quinurenina es una vía metabólica conservada evolutivamente que regula una variedad de procesos biológicos. Su interrupción puede resultar en la acumulación de biomoléculas o metabolitos tóxicos o protectores, que pueden empeorar o mejorar, respectivamente, la salud del cerebro, incluida la retina. El equipo de investigación, dirigido por Elisabeth Knust, directora emérita del MPI-CBG, amplió recientemente el conocimiento sobre esta importante vía metabólica en su publicación en la revista Plos Genetics. Conscientes de la notable conservación de esta vía metabólica y de los genes que la regulan, utilizaron moscas como sistema modelo para desentrañar el papel de los metabolitos individuales en la salud de la retina. Los investigadores observaron cuatro genes: cinabrio, cardenal, blanco y escarlata – llamado así por los colores anormales de los ojos después de su pérdida en las moscas. «Dado que la vía de la quinurenina se conserva desde las moscas hasta los humanos, preguntamos si estos genes regulan la salud de la retina independientemente de su papel en la formación de pigmentos», dice Sarita Hebbar, una de las autoras principales del estudio.
Para averiguarlo, los científicos utilizaron una combinación de genética, cambios en la dieta y análisis bioquímicos de metabolitos para estudiar diferentes mutaciones de la mosca de la fruta. Drosophila melanogaster. Sofia Traikov, coautora, desarrolló un método para el análisis bioquímico de los metabolitos de la ruta de la quinurenina. Esto permitió a los investigadores vincular diferentes niveles de metabolitos con el estado de salud de la retina. Descubrieron que un metabolito, la 3-hidroxiquinurenina (3OH-K), daña la retina. Más importante aún, podrían mostrar que el grado de degeneración está influenciado por el equilibrio entre el 3OH-K tóxico y los metabolitos protectores, como el ácido quinurénico (KYNA), y no solo por sus cantidades absolutas. Sarita continúa: «También alimentamos con dos de estos metabolitos a moscas normales (no mutantes) y descubrimos que el 3OH-K mejoraba el daño retinal inducido por el estrés, mientras que KYNA protegía la retina del daño relacionado con el estrés». Esto significa que la salud de la retina en ciertas condiciones se puede mejorar alterando la proporción de metabolitos de la vía de la quinurenina.
Además, al enfocarse en estos cuatro genes y, por lo tanto, en cuatro pasos distintos dentro de la ruta, los investigadores pudieron demostrar que no solo la acumulación de 3OH-K como tal, sino también su ubicación en la célula y, por lo tanto, su disponibilidad en reacciones posteriores, es importante. importante para la salud de la retina.
«Este trabajo muestra que la vía de la quinurenina es importante no solo en la formación de pigmentos, sino que el nivel de metabolitos individuales cumple funciones importantes en el mantenimiento de la salud de la retina», dice Elisabeth Knust, quien supervisó el estudio. Ella concluye: «En el futuro, la proporción de los diversos metabolitos y los sitios específicos de su acumulación y actividad deben tenerse en cuenta en las estrategias terapéuticas para enfermedades con alteración de la función de la vía de la quinurenina, observada en diversas afecciones neurodegenerativas».
