Investigadores recrean la máquina que limpia los desechos dentro de una celda

luismmolina/iStock

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Hay un proceso de limpieza que sucede en nuestros cuerpos diariamente. Derivado del griego, el proceso se llama autofagia, lo que significa autocomerse.

Desempeña un papel vital en la inmunidad y la defensa del huésped. En el cuerpo humano, el autoconsumo es el proceso mediante el cual nuestras células se descomponen, eliminan proteínas anormales y macromoléculas y orgánulos de desecho viejos en su citoplasma, y ​​matan a los microorganismos invasores.

Luego, estos desechos pasan por pequeños conductos de basura llamados autofagosomas, para ser almacenados en la maquinaria de reciclaje de la célula llamada lisosoma. Los productos de descomposición luego se reciclan para funciones celulares esenciales, especialmente durante períodos de estrés o inanición. El inicio oportuno de la autofagia es fundamental para mantener la supervivencia de las células en condiciones de estrés e inanición.

Supongamos que este proceso de autofagia, por alguna razón, es inestable y hay una acumulación de basura en sus células. En ese caso, puede derivar en enfermedades neurodegenerativas y, en algunos casos, incluso en cáncer.

Para comprender las lagunas fundamentales en su conocimiento sobre el comienzo del proceso de autofagia, un equipo alemán de investigadores tardó varios años en producir todas las proteínas involucradas en el proceso.

"¿Cómo funcionan juntos los componentes de la proteína? ¿Cómo se inicia y se detiene el proceso de autofagia? ¿Cuándo y dónde se ensambla el autofagosoma? Eso es lo que queremos averiguar", dijo Alex Faesen, líder del grupo de investigación del Instituto Max Planck para Ciencias multidisciplinares en Göttingen, en un comunicado.

El equipo observó las proteínas directamente a medida que se ensamblaban los autofagosomas. El enfoque estándar es utilizar bacterias genéticamente reprogramadas. "Pero la producción de proteínas con bacterias no funcionó para ninguna de nuestras proteínas", dijo Faesen.

Los científicos tuvieron un momento decisivo cuando cambiaron a células de insectos como ayudantes moleculares.

El siguiente paso consistía en unir los complejos proteicos individuales. "Los complejos se autoensamblaron en un supercomplejo de proteínas, el complejo de iniciación de la autofagia. La autofagia involucra una nanomáquina celular sofisticada, y funciona de manera bastante diferente a lo que se pensaba anteriormente", explicó Faesan.

Los autofagosomas se forman en cuestión de minutos cuando un cuerpo está bajo estrés por actividades como deportes de resistencia o durante momentos de inanición. "A partir de este momento, no hay vuelta atrás: la eliminación de desechos se ensambla y recoge los desechos celulares", explica Anh Nguyen, uno de los dos primeros autores del estudio que ahora se publica en Molecular Cell.

Aunque el equipo de investigación recreó esta nanomáquina, todavía quedan algunas preguntas sin respuesta relacionadas con el interruptor molecular de encendido y apagado, como está presente en otras máquinas moleculares.

Los investigadores esperan que sus conocimientos puedan contribuir al tratamiento del cáncer y las enfermedades neurodegenerativas y retrasar el proceso de envejecimiento.

El estudio fue publicado en la revista Molecular Cell.

Resumen del estudio:

La autofagia es una vía de degradación intracelular conservada que genera autofagosomas de doble membrana de novo para apuntar a una amplia gama de material para la degradación lisosomal. En organismos multicelulares, el inicio de la autofagia requiere el montaje oportuno de un sitio de contacto entre el RE y el autofagosoma naciente. Aquí, informamos la reconstitución in vitro de un supercomplejo de iniciación de autofagia humana de siete subunidades de longitud completa construido sobre un complejo central de ATG13-101 y ATG9. El ensamblaje de este complejo central requiere la rara capacidad de ATG13 y ATG101 para cambiar entre distintos pliegues. La lenta conversión metamórfica espontánea limita la velocidad del autoensamblaje del supercomplejo. La interacción del complejo central con ATG2-WIPI4 mejora la unión de las vesículas de membrana y acelera la transferencia de lípidos de ATG2 tanto por ATG9 como por ATG13-101. Nuestro trabajo descubre la base molecular del sitio de contacto y sus mecanismos de ensamblaje impuestos por la metamorfosis de ATG13-101 para regular la biogénesis del autofagosoma en el espacio y el tiempo.