Estudio: las células envían equipos de mantenimiento para reparar las fábricas de proteínas dañadas

JUPITER, Fla. — En un descubrimiento fundamental para el funcionamiento interno de las células, los científicos descubrieron que si el estrés oxidativo daña las fábricas de proteínas llamadas ribosomas, los equipos de reparación pueden intervenir para ayudar a reparar el daño para que el trabajo pueda reanudarse rápidamente.

El descubrimiento, publicado el viernes en la revista Molecular Cell, podría tener implicaciones para el cáncer, el proceso de envejecimiento, el crecimiento y el desarrollo, dijo la autora principal del estudio, la bióloga molecular Katrin Karbstein, Ph.D., profesora en The Herbert Wertheim UF Scripps. Instituto de Innovación y Tecnología Biomédica.

"Literalmente, más de la mitad de la masa de todas las células son ribosomas", dijo Karbstein. "Si no tiene suficientes ribosomas, o si funcionan mal, las proteínas no se fabrican correctamente y eso puede conducir a todas estas enfermedades. Sabemos que los defectos en la maquinaria de los ribosomas se encuentran en todas las células cancerosas, por ejemplo. "

En los humanos, una célula individual puede tener 10 millones de ribosomas zumbando, ensamblando las proteínas especificadas en los genes, un aminoácido a la vez. Si bien muchas cosas pueden dañarlos (infecciones, luz ultravioleta, radiación o estrés oxidativo), las células tienen una capacidad notable para protegerse. A menudo, los artículos dañados se etiquetan para su destrucción, troceados y reciclados. Sin embargo, debido a que es tan importante tener ribosomas en grandes cantidades, destruir cada ribosoma dañado es problemático.

En un estudio de células de levadura, Karbstein y sus colegas encontraron que los ribosomas tienen una respuesta alternativa al daño por estrés oxidativo. El estrés oxidativo ocurre en las células cuando las moléculas de oxígeno altamente reactivas producidas por el proceso del metabolismo energético deben encontrar lugares estables para aterrizar. A menudo, esos lugares estables residen dentro de las proteínas. La introducción del exceso de oxígeno puede cambiar y dañar las proteínas.

Los científicos descubrieron que los ribosomas corrigen este daño indeseable con moléculas auxiliares, que actúan como acompañantes, escoltando al segmento dañado lejos de la célula. El daño se repara rápidamente y el ribosoma vuelve a estar en acción. De este modo, la célula evita el proceso más intensivo de tener que descomponer y recrear ribosomas completamente nuevos, y corre el riesgo de tener una pérdida repentina de su reserva de ribosomas.

"Por lo general, cuando las proteínas se rompen, la célula simplemente las degrada. El ribosoma es un complejo muy grande de ARN y proteínas, así que tal vez si una sección se rompe, no querrás tirar todo", dijo Karbstein. "Es como cambiar una llanta ponchada, en lugar de comprar un auto nuevo".

Otros autores del estudio incluyen al primer autor Yoon-Mo (Jason) Yang, Ph.D.; Kate Carroll, Doctora en Filosofía; y Youngeun Jung, Ph.D., también del Instituto Wertheim UF Scripps, además de Daniel Abegg, Ph.D., y Alexander Adibekian, Ph.D., ahora de la Universidad de Chicago.

Este trabajo fue apoyado por la subvención R01GM145886 (AA), F32-GM139302 (YY), R35-GM136323 (KK), R01GM102187 (KSC) de los Institutos Nacionales de la Salud y la subvención 55108536 (KK) de la facultad académica del HHMI.

Stacey S. DeLoye se desempeña como Directora de Comunicaciones de UF Scripps Biomedical Research en Júpiter, Florida. Se unió al equipo de UF Health en abril de 2022, cuando el ex Scripps...Leer más