Cómo construir una fábrica de proteínas

Existen en todos los seres vivos y se consideran una de las máquinas celulares que menos cambios ha tenido en todas las etapas de la evolución.

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Las células consisten en una multitud de estructuras moleculares, donde algunas muestran una asombrosa complejidad. Los ribosomas, las fábricas de proteínas de las células, pertenecen a los complejos más grandes y sofisticados y están formados por ARN y una gran cantidad de proteínas.

Existen en todos los seres vivos y se consideran una de las máquinas celulares que menos cambios ha tenido en todas las etapas de la evolución. Pero hay excepciones: en las mitocondrias, orgánulos celulares que sirven como plantas de energía, los ribosomas se ven considerablemente diferentes.

Los científicos no solo están interesados ​​en la estructura y función de tales ribosomas, sino también en el ‘proceso de construcción’: ¿cómo manejan las células el ensamblaje de estas estructuras complejas? ¿Y cómo difieren estos métodos de construcción para diferentes estructuras?

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Está claro que se necesita una amplia maquinaria celular para garantizar un ensamblaje suave de todos los ladrillos del edificio. Esta maquinaria celular responsable del ensamblaje de ribosomas en las mitocondrias aún no se ha descrito.

Investigadores del grupo André Schneider de la Universidad de Berna y del grupo Nenad Ban de ETH Zurich, investigaron el proceso de ensamblaje del ribosoma mitocondrial utilizando el parásito unicelular Trypanosoma brucei. Pudieron seguir el proceso de construcción e identificar la maquinaria celular asociada que se dedica a ensamblar estos mitoribosomas.

Dado que T. brucei causa enfermedades apenas tratables, incluida la enfermedad del sueño, los resultados podrían conducir a nuevas terapias. El proyecto fue posible gracias al Centro Nacional de Competencia en Investigación «ARN y Enfermedades», que estudia el papel del ARN en los mecanismos de la enfermedad. Los hallazgos han sido publicados en Science.

Elementos desconocidos en el «negocio de la construcción»

El parásito Trypanosoma brucei se usó como sistema modelo ya que sus mitoribosomas son particularmente complejos y, por lo tanto, es probable que requieran muchos pasos de ensamblaje. 

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Los investigadores podrían seguir todos estos pasos en detalle. «Hemos encontrado diferencias fascinantes», dice Moritz Niemann, del Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de Berna, coautor. En los ribosomas mitocondriales, el ARN puede considerarse como el acero en el hormigón armado, mientras que en otros ribosomas puede considerarse que desempeña un papel estructural clave como en las estructuras a base de hierro, como la Torre Eiffel. El análisis mostró que el ensamblaje de mitoribosomas en T. brucei procede a través de la formación de varios intermedios de ensamblaje.

Martin Saurer, del Departamento de Biología de ETH Zurich y primer autor, dice que muchas de estas proteínas eran desconocidas en el «negocio de la construcción». «La microscopía crioelectrónica no solo nos permite visualizar complejos conocidos sino también descubrir y describir un proceso celular completo: el sitio de construcción y la maquinaria involucrada en el ensamblaje de los ribosomas mitocondriales», agrega. 

Moritz Niemann estaba especialmente desconcertado por el enorme esfuerzo que la célula está haciendo en esto: «Hasta una cuarta parte de todas las proteínas en la mitocondria son componentes de los mitoribosomas o se requieren para construirlos».

Una mejor comprensión conduce a nuevas terapias.

Dado que varias de las proteínas de ensamblaje tienen semejanzas en otros organismos, los investigadores creen que los conocimientos obtenidos proporcionan información general para comprender mejor la maduración ribosómica en todos los organismos. 

Y debido a que todas estas proteínas son esenciales para el funcionamiento de la célula, estos hallazgos podrían ser útiles para desarrollar terapias contra T. brucei y parásitos relacionados que causan muchas enfermedades devastadoras en humanos y animales.

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