Se descubrió que un gen que se ha asociado con discapacidades graves de aprendizaje en humanos también desempeña un papel vital en la respuesta de las células al estrés ambiental, según un estudio de la Universidad de Duke que aparece el 24 de mayo en la revista Informes de celda.
Las células están estresadas por factores que pueden dañarlas, como temperaturas extremas, sustancias tóxicas o choques mecánicos. Cuando esto sucede, sufren una variedad de cambios moleculares llamados respuesta de estrés celular.
«Cada célula, sin importar de qué organismo, siempre está expuesta a sustancias nocivas en su entorno con las que tiene que lidiar todo el tiempo», dijo Gustavo Silva, profesor asistente de biología en Duke y autor principal del artículo. «Muchas enfermedades humanas son causadas por células que no pueden hacer frente a estas agresiones».
Durante la respuesta al estrés, las células presionan pausar los genes relacionados con sus actividades domésticas normales y activan los genes relacionados con el modo de crisis. Al igual que en una casa que se está inundando, dejan el limpiador de ventanas, apagan el televisor y corren a cerrar las ventanas, luego tapan los agujeros, encienden la bomba del sumidero y, si es necesario, rasgan la alfombra y tiran las que están irreparablemente dañadas. muebles.
Mientras estudiaban los mecanismos relacionados con la salud de las células y su respuesta al estrés, el equipo vio que, bajo estrés, un grupo de proteínas se modificaba dentro de las células. Investigaron y descubrieron que el regulador maestro de este proceso es un gen llamado Rad6.
«Cuando hay un factor estresante, las células necesitan cambiar las proteínas que se producen», dijo Vanessa Simões, asociada de investigación en el laboratorio Silva y autora principal del artículo. «Rad6 ingresa y obtiene los ribosomas (constructores de proteínas) para cambiar su programa y adaptar lo que están produciendo para las nuevas circunstancias estresantes».
Rad6 no es cualquier gen aleatorio. Se puede encontrar, a veces con un nombre diferente, en casi todos los organismos multicelulares. En humanos, es conocido por su asociación con un conjunto de síntomas llamados «Síndrome de Nascimento», que incluyen graves problemas de aprendizaje.
El Síndrome de Nascimento, también llamado discapacidad intelectual ligada al cromosoma X tipo Nascimento, es todavía una enfermedad poco conocida. Se describió oficialmente en 2006 y tiende a darse en familias, dando a los científicos una pista temprana de sus causas genéticas. Las personas afectadas tienen graves problemas de aprendizaje, rasgos faciales característicos, con ojos muy separados y un puente nasal deprimido, y una variedad de otros síntomas debilitantes.
Como muchos otros genes, Rad6 no solo hace una cosa. Es una herramienta multiusos. Al descubrir una función adicional, y tan estrechamente relacionada con la salud de la célula, Silva y su equipo logran agregar una nueva pieza al rompecabezas del Síndrome de Nascimento.
«Sigue siendo una gran pregunta o cómo exactamente una mutación en este gen puede conducir a un síndrome tan drástico en humanos», dijo Silva. «Nuestros hallazgos son emocionantes porque Rad6 puede ser un modelo en el que podemos hacer manipulaciones genéticas para tratar de comprender cómo los problemas para hacer frente a condiciones dañinas pueden conectarse con el progreso de esta enfermedad».
«Si entendemos mejor cómo funciona este gen, podemos intentar interferir con él para ayudar a estos pacientes a tener un mejor resultado». él dijo.
Pero, ¿cómo se «mira» realmente lo que sucede con una proteína infinitesimalmente pequeña cuando una célula está estresada? Con una buena cantidad de trabajo en equipo. Simões y Silva se unieron a investigadores del departamento de Bioquímica de Duke y de la Escuela de Ingeniería Pratt para reunir toda la ayuda que necesitaban.
«Utilizamos análisis bioquímicos, ensayos celulares, proteómica, modelado molecular, microscopía crioelectrónica, todo un conjunto de técnicas avanzadas», dijo Silva.
«Es lo bueno de estar en un lugar como Duke», dijo. «Encontramos colaboradores y recursos fácilmente, aquí mismo, y eso realmente aumenta el impacto de un estudio y nuestra capacidad para hacer un trabajo más completo».
El financiamiento para este estudio fue proporcionado por los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. R00 Award ES025835 y R35 Award GM137954 a Gustavo Silva. Este trabajo también fue financiado en parte por el Premio R01 GM141223 a Alberto Bartesaghi y el Programa de Investigación Intramural del NIH, Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental Grant ZIC ES103326 a Mario J. Borgnia. El trabajo de Cryo-EM se realizó en la Instalación de Instrumentación de Materiales Compartidos (SMIF) de la Universidad de Duke, miembro de la Red de Nanotecnología del Triángulo de Investigación de Carolina del Norte (RTNN), que cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias (subvención ECCS-1542015) como parte de la Infraestructura Nacional Coordinada de Nanotecnología (NNCI). También se proporcionaron fondos del Lineberger Comprehensive Cancer Center de la UNC a través de la Universidad de California, Riverside Fund y Cancer Center Support Grant P30CA016086.
