Nuevos conocimientos sobre cómo nuestras células se mantienen saludables

Si no sacamos la basura con regularidad, nuestras casas se vuelven desagradables e incluso un peligro para nuestra salud. Lo mismo se aplica a nuestras células: si no se eliminan el exceso de proteínas y hebras de material genético, la célula y, en última instancia, todo el organismo pueden enfermarse. Por ejemplo, los científicos sospechan que existe un vínculo entre la enfermedad de Alzheimer y mutaciones que causan defectos en la eliminación de desechos celulares. Es más, las pruebas en ratones han demostrado que la supresión de la degradación del ADN y el ARN puede desencadenar enfermedades autoinmunes graves.

Pero faltan pruebas concretas: “Hay muchas investigaciones que muestran cómo se produce en los humanos la información genética en forma de ADN y ARN. Pero se sabe menos sobre cómo se eliminan los residuos de ADN y ARN”, afirma el profesor Oliver Daumke, jefe del laboratorio. en el Centro Max Delbrück. Para solucionar este problema, se asoció con investigadores de la Universidad de Kiel para observar más de cerca la eliminación de desechos en las células. Su trabajo se centró en una enzima llamada PLD3, responsable de la descomposición de los residuos. Los investigadores comenzaron determinando su estructura mediante un análisis de la estructura cristalina. Pudieron identificar segmentos específicos que desempeñan un papel clave en la descomposición del ARN y el ADN. «Esto nos permitió comprender mejor cómo se descomponen los desechos y los efectos mórbidos de las mutaciones en la proteína PLD3», dice Daumke.

Mutaciones en el gen PLD3 aumentan el riesgo de Alzheimer

PLD3 pertenece a una familia de enzimas proteicas que normalmente descomponen las grasas celulares en los orgánulos de las células humanas conocidos como lisosomas. En humanos, PLD3 es producido por un gen del mismo nombre.

Llevamos algún tiempo analizando el gen PLD3, porque hace unos años quedó claro que mutaciones en el gen podrían estar implicadas en el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer”.

Profesor Markus Damme de la Universidad de Kiel

«Nuestro trabajo, así como el de otros investigadores, ha demostrado que PLD3 en realidad descompone el ADN y el ARN en lugar de las grasas», afirma.

«Pero no estaba claro cómo estaba sucediendo esto», dice Cedric Cappel, investigador del grupo de Damme y coautor principal del artículo. «Así que decidimos observar más de cerca la estructura de la proteína, con la esperanza de poder aprender algo sobre su vínculo con la enfermedad de Alzheimer». Cappel produjo parte de la proteína y se la envió a la Dra. Yvette Roske, bióloga estructural en el laboratorio de Daumke y otra coautora principal del artículo. Logró producir pequeños cristales de PLD3. La exposición de los cristales a rayos X produce un patrón de difracción que permitió reconstruir la estructura de la proteína. Luego, Roske podría trazar la estructura cristalina con y sin ARN unido y analizarla. “Descubrimos que dos de estas proteínas se combinan para formar algo llamado dímero. No hemos visto que esto suceda con otras enzimas de esta familia”, dice Roske. Pero ¿por qué las proteínas hacen esto? «Podría deberse a que la proteína sólo es estable cuando está emparejada», dice Cappel. «Si estuviera solo, probablemente se rompería».

A través de su trabajo, estos dos grupos de investigación proporcionaron la primera evidencia estructural de que PLD3 descompone el ADN y el ARN. «Ahora podemos comprender a grandes rasgos el mecanismo de reacción», afirma Roske. Los investigadores también encontraron dos áreas de la proteína que pueden ser fundamentales para su función y presumiblemente alteradas en pacientes con Alzheimer, una indicación temprana de un posible mecanismo de la enfermedad.

«Nuestra investigación proporcionó un mapa de la proteína», dice Cappel. Los estudios futuros de PLD3 pueden utilizar este mapa para responder preguntas como qué áreas son críticas para el funcionamiento de PLD3 y qué sucede cuando se realizan cambios en estas áreas. Los investigadores esperan que esto conduzca a una mejor comprensión del papel que desempeña la proteína en determinadas enfermedades. Este conocimiento permitiría potencialmente tomar medidas correctivas.