El estudio de eliminación de desechos celulares proporciona nuevos conocimientos sobre el Parkinson y el Alzheimer

Una ‘recogida de residuos’ limpia nuestras celdas. Si algo no sale según lo planeado, pueden desarrollarse enfermedades graves como el Alzheimer o el Parkinson. El biólogo molecular Sascha Martens de la Universidad de Viena junto con socios internacionales, investigadores de la Universidad de Pensilvania, la Universidad de Monash, el Instituto Max Planck de Biofísica en Frankfurt y UC Berkeley, investigan el proceso asociado: la autofagia. Martens y su equipo han publicado recientemente nuevos resultados sobre estos mecanismos en Comunicaciones de la naturaleza y el Revista de Química Biológica.

Con la investigación de un pequeño mecanismo que ocurre cada milisegundo en cada una de las células de nuestro cuerpo, un equipo internacional de investigadores está ayudando a crear las bases para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. El proceso clave que investigan los científicos en este contexto es el sistema celular de eliminación de desechos. Después de todo, también nuestras células producen «desechos» todo el tiempo.

autofagia

Una elaborada fuerza de vigilancia molecular identifica sustancias sospechosas (componentes celulares rotos, proteínas coaguladas o patógenos) e inicia su eliminación: se empaquetan en una ‘bolsa’ (una membrana doble que envuelve los desechos) y se llevan al ‘papelero de reciclaje’ de la célula ( el lisosoma). Allí, los componentes celulares dañados se descomponen y reciclan. Este proceso de autolimpieza de la célula se llama autofagia, que en griego significa ‘autodevorarse’. «Y es una maquinaria autoorganizada que funciona perfectamente», dice Sascha Martens, biólogo molecular y líder del subequipo de la Universidad de Viena. Él y sus colegas quieren entender en detalle cómo las moléculas cooperan en la producción de los autofagosomas porque aquí es donde pueden originarse enfermedades, que van desde infecciones hasta enfermedades neurodegenerativas.

Cazando alzheimer y parkinson

El Alzheimer a menudo se desarrolla en nuestro cuerpo durante décadas sin que se note, hasta que aparecen los primeros síntomas y finalmente se puede diagnosticar la enfermedad. Se sospecha firmemente que la proteína tau causa la forma más común de demencia en todo el mundo. La proteína forma agregados alargados en nuestras células neurales. Estos agregados suelen ser detectados y degradados por la maquinaria de autofagia. Esto es muy similar al Parkinson, la segunda enfermedad que investiga el equipo de Martens en relación con el sistema de eliminación de desechos celulares.

El Parkinson es una de las enfermedades neurodegenerativas más comunes. Aquí, ocurre un error en la eliminación de las mitocondrias dañadas, los proveedores de energía en nuestras células, en una parte específica del cerebro que es responsable de liberar el mensajero químico dopamina. A largo plazo, esto provoca los síntomas típicos de la enfermedad de Parkinson: los pacientes ya no pueden controlar sus movimientos, los músculos se ponen rígidos y tiemblan también en reposo.

Los expertos en estructuras de proteínas se encuentran en el Hurley Lab de UC Berkeley; la manipulación de células ocurre en la Universidad de Monash alrededor de Michael Lazarou; el equipo de neurobiología está dirigido por Erika Holzbaur de la Universidad de Pensilvania; y los investigadores bajo la dirección de Gerhard Hummer en el Instituto Max Planck de Biofísica prepararon modelos. Sascha Martens y su equipo de la Universidad de Viena se especializan en reconstituir la maquinaria de autofagia en el laboratorio.

Varias proteínas están involucradas en el proceso de autofagia. En más de 10 años de investigación, Sascha Martens y su equipo dedicado han logrado aislar docenas de estos componentes y han podido recapitular los primeros pasos en la formación del autofagosoma. Siguiendo el principio modular, ahora quieren descifrar los siguientes pasos centrales en esta ingeniosa maquinaria que ordena nuestras células.