Han llevado a cabo un estudio en el cual por primera vez han demostrado que una determinada estructura dentro de la célula, el llamado retículo endoplásmico, pierde su potencia oxidativa a una edad avanzada.
Si se pierde este elíxir de la vida, muchas proteínas ya no pueden madurar en forma apropiada. Al mismo tiempo, se acumula el daño oxidativo en otra zona de la célula, el citosol. Previamente se desconocía esta interacción y ahora inaugura una nueva comprensión del envejecimiento, pero también de enfermedades neurodegenerativas como la de Alzheimer o la de Parkinson.
Cada célula consta de diferentes compartimientos. Uno de ellos es el retículo endoplásmico (RE). Aquí, las proteínas que luego son secretadas, por ejemplo, hacia el torrente circulatorio, tales como la insulina o los anticuerpos del sistema inmunitario, maduran en un entorno oxidativo.
Un tipo de control de calidad, llamado homeostasis redox, garantiza que se mantenga el medio oxidativo y puedan formarse puentes de disulfuro. Los puentes de disulfuro forman y estabilizan la estructura de proteína tridimensional y por consiguiente son esenciales para la función correcta de las proteínas secretoras, por ejemplo, las que se desplazan hacia la sangre.
Equilibrio desequilibrado
Los científicos del Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie en Berlín, han demostrado ahora por primera vez que el retículo endoplásmico pierde su capacidad oxidativa en la edad avanzada, lo cual modifica el equilibrio de reducción/oxidación —redox— en este compartimento. Esto conduce a una disminución de la capacidad para formar los puentes de disulfuro que son tan importantes para corregir el plegamiento de proteína.
En consecuencia, muchas proteínas ya no pueden madurar en forma adecuada y se vuelven inestables. Aunque ya se sabía que el incremento del plegamiento anormal de la proteína ocurre con el avance del envejecimiento, no se sabía si estaba afectado el equilibrio redox. Asimismo, tampoco se sabía que la pérdida de la capacidad oxidativa del retículo endoplásmico también afecta el equilibrio en otro compartimento de la célula: a la inversa, es decir, el citosol, por lo demás reductor de proteína, se vuelve más oxidante durante el envejecimiento, lo que conduce al daño oxidativo de la proteína conocido como el que produce la liberación de radicales libres.
"Hasta ahora, no se había dilucidado del todo lo que ocurre en el retículo endoplásmico durante el proceso de envejecimiento. Ahora hemos logrado dar respuesta a esta interrogante", dice la Dra. Janine Kirstein, primera autora del estudio, el cual fue publicado en la revista EMBO Journal.* Al mismo tiempo, los científicos pudieron demostrar que existe una potente correlación entre la homeostasis de proteína y el equilibrio redox.
"Esto es absolutamente nuevo y nos ayuda a comprender por qué las proteínas secretoras se vuelven inestables y pierden su función a una edad avanzada y después del estrés. Eso puede explicar por qué la respuesta inmunitaria disminuye conforme envejecemos", explica también la bióloga. El estrés tiene los mismos efectos que el envejecimiento
Los investigadores también demostraron la disminución del medio oxidativo del retículo endoplásmico después del estrés. Cuando sintetizaron fibrillas de proteína amiloide en la célula, lo que produce enfermedades como la de Alzheimer, de Parkinson o de Huntington, pusieron en marcha la misma cascada. Aparte de esto, pudieron demostrar que las amiloides que son sintetizadas en un determinado tejido, también tienen efectos negativos sobre el equilibrio redox en otro tejido dentro del mismo organismo.
"El estrés de la proteína conduce al mismo efecto que el envejecimiento", explica Kirstein. "Por consiguiente, nuestros hallazgos no sólo son interesantes por lo que respecta al envejecimiento, sino también tienen que ver con enfermedades neurodegenerativas como la de Alzheimer".
Para sus experimentos, el equipo de investigadores utilizó nematodos, un sistema de modelo establecido para investigar los procesos del envejecimiento a nivel molecular. Puesto que el nematodo es transparente, los investigadores pudieron utilizar sensores basados en fluorescencia, a fin de medir la oxidación en los compartimentos de células individuales.
Por consiguiente, les fue posible registrar con precisión al nematodo viviente y cómo la condición redox se modifica conforme avanza la edad. Además, la influencia de la agregación de proteínas sobre la homeostasis redox se investigó en células cultivadas de origen humano.
"Aclaramos muchos aspectos, pero también vimos que el envejecimiento es mucho más complejo que lo que previamente se presuponía", resalta la bióloga Kirstein.
No obstante, la investigación del envejecimiento ha asumido un paso importante como resultado de los hallazgos en Berlín, sobre todo porque ofrece las perspectivas de una ventaja práctica.
"El enfoque tiene menos probabilidades de ser útil con fines terapéuticos en la actualidad, pero ciertamente es plausible el desarrollo de herramientas diagnósticas".
Referencias Proteotoxic stress and ageing triggers the loss of redox homeostasis across cellular compartments, Kirstein J, Morito D, Kakihana T, Sugihara M, Minnen A, Hipp MS, Nussbaum-Krammer C, Hartl FU, Nagata K & Morimoto RI, EMBO Journal, doi: 10.15252/embj.201591711,
Fuente: Medical News Today
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