Los investigadores muestran que la proteína controla el proceso que sale mal en la enfermedad de Parkinson

Mientras los científicos trabajan para encontrar una cura para la enfermedad de Parkinson, una línea de investigación que ha surgido se centra en las mitocondrias, las estructuras dentro de las células que producen energía. La salud de esas estructuras se mantiene a través de un sistema de control de calidad que equilibra dos procesos opuestos: fisión (una mitocondria que se divide en dos) y fusión (dos que se convierten en uno).

Cuando hay un problema con la fisión, ese sistema se desequilibra. Las consecuencias pueden incluir enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Parkinson, y otras afecciones graves.

Durante años, los científicos han sabido que una proteína en particular, llamada Drp1, es un regulador maestro de la fisión mitocondrial, pero poco más acerca de cómo Drp1 es controlado por otras proteínas. Los procesos esenciales en biología se rigen por complejas reacciones bioquímicas en cadena entre dichas proteínas. Los científicos llaman a estas reacciones en cadena vías de señalización.

Ahora, una colaboración de investigación dirigida por investigadores de la UCLA ha arrojado nueva luz sobre los mecanismos que controlan Drp1 y la fisión de las mitocondrias. Los hallazgos podrían avanzar en la lucha contra el Parkinson y una variedad de otras enfermedades.

El estudio, publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza, descubrió que una proteína en humanos llamada CLUH (pronunciada «pista-H») actúa para atraer Drp1 a las mitocondrias y desencadenar la fisión. En experimentos con moscas de la fruta que fueron modificadas genéticamente con un análogo de la enfermedad de Parkinson, el equipo demostró que el daño de la enfermedad podría revertirse aumentando la cantidad de una proteína que los científicos llaman «despistada», que es el equivalente de CLUH en la mosca de la fruta.

«Con una vía de importancia crítica como Drp1, podría haber múltiples proteínas que podríamos usar para intervenir y, en última instancia, controlar la enfermedad de Parkinson», dijo el Dr. Ming Guo, autor correspondiente del estudio y profesor de neurología y de farmacología molecular y médica. en la Escuela de Medicina David Geffen de la UCLA. «Cuando modificamos el despistado en moscas, los síntomas análogos a la enfermedad de Parkinson mejoraron sustancialmente».

La investigación de Guo se centra en las enfermedades neurodegenerativas, pero las alteraciones en la fisión de las mitocondrias están detrás de una serie de otras dolencias, como el cáncer, la diabetes y las enfermedades cardíacas, así como algunos defectos del desarrollo que conducen a la muerte de los bebés.

«Estos hallazgos deberían brindar una perspectiva significativa a la comunidad científica, no solo para comprender los principios fundamentales de la biología, sino también para mejorar la salud humana», dijo Guo, quien también es miembro del Instituto de Nanosistemas de California en la UCLA.

Los investigadores investigaron complejas reacciones bioquímicas en cadena en moscas de la fruta, en cultivos de células humanas y entre proteínas en un entorno libre de células. Los entornos libres de células permiten a los científicos observar interacciones entre proteínas en un contexto simple.

Guo y sus colegas descubrieron que la pérdida de proteínas sin pistas (en las moscas de la fruta) o CLUH (en las células humanas) dio como resultado mitocondrias que parecían ser más largas, mientras que grandes cantidades de proteínas sin pistas o CLUH dieron como resultado mitocondrias fragmentadas. Guo dijo que las mitocondrias más largas probablemente resulten de muy poca fisión, y las fragmentadas de demasiada fisión.

Las moscas de la fruta que habían sido modificadas genéticamente para que no tuvieran ni idea, una manipulación que acorta drásticamente su vida útil, vivieron casi cuatro veces más cuando los investigadores administraron más proteína Drp1. Esa sorprendente recuperación indicó que la capacidad de despistado para controlar la fisión mitocondrial funciona a través de Drp1.

El equipo demostró además que tanto el despistado en las moscas como el CLUH en las células humanas reclutan Drp1 que flota libremente desde el interior de una célula para unirse a los receptores en la superficie de las mitocondrias. Además, los investigadores descubrieron que CLUH en células humanas ayuda a traducir las instrucciones genéticas que se encuentran en el ARN mensajero en la proteína para los receptores Drp1 en la superficie de las mitocondrias. Más receptores Drp1 disponibles significa que se pueden reclutar más Drp1 para desencadenar la fisión.

El grupo de investigación de Guo continúa investigando cómo CLUH controla la fisión mitocondrial y su impacto en la salud celular y del organismo.

«En el futuro, esperamos identificar un mecanismo con tal precisión que solo afecte a la enfermedad de Parkinson, para que los pacientes puedan obtener el máximo beneficio», dijo.

El primer autor del estudio es Huan Yang, investigador postdoctoral de la UCLA. Otros autores son Jina Yun, ex investigadora postdoctoral de UCLA; Caroline Sibilla, ex estudiante de posgrado de los Institutos Nacionales de Salud; Raymond Liu, Bruce Hay y David Chan de Caltech; el Dr. Craig Blackstone de la Facultad de Medicina de Harvard; y Robert Harvey de la Universidad de Sunshine Coast en Australia.