Las distrofias musculares, los defectos congénitos del músculo cardíaco y otros trastornos musculares a menudo surgen por razones que los científicos no entienden completamente. Ahora los investigadores de la Facultad de Medicina de la UNC y el Colegio de Medicina Baylor han descubierto un proceso importante en las células musculares cuya interrupción podríaresultan ser la causa de muchos de estos trastornos.
Los científicos descubrieron que, en ratones, se producen cuatro proteínas clave de células musculares en una forma fetal más corta hasta las primeras semanas de vida, después de lo cual la producción cambia a formas de proteínas adultas más largas. Esta transición debe ocurrirpara que el músculo adulto funcione normalmente. Obligar a las células musculares adultas a producir formas fetales más cortas conduce a problemas estructurales importantes en las células y debilidad muscular.
"Esta es la primera demostración de que esta transición ocurre para estas proteínas en las células musculares y es importante para la función muscular normal, y arroja luz sobre las funciones generales de estas cuatro proteínas, de las cuales se sabe muy poco", dijo el estudiola coautora principal Jimena Giudice, PhD, nueva profesora asistente en el departamento de biología celular y fisiología de la Facultad de Medicina de la UNC.
Thomas Cooper, MD, profesor de patología e inmunología en el Baylor College of Medicine y coautor del estudio, dijo: "Si realmente queremos comprender el alcance completo de las funciones de los genes individuales, necesitaremos determinar las funciones delas diferentes isoformas de proteínas que se generan a partir de cada gen. Esto es particularmente importante debido al impacto que las diferentes isoformas de proteínas pueden tener en la salud humana ".
Destacado en empalmes alternativos
Los resultados, publicados en Informes de celda , resalte el proceso biológico conocido como "empalme alternativo", por el cual un solo gen puede dar lugar a múltiples formas de una proteína.
Normalmente, cuando un gen se transcribe por primera vez en una cadena de ARN, las máquinas moleculares cercanas toman la transcripción de ARN sin procesar y la cortan en varias piezas, que luego se vuelven a unir en formas alternativas. Cada cadena de información genética codifica unforma distinta isoforma para crear la proteína resultante.
El empalme alternativo ocurre para la gran mayoría - 90 a 95 por ciento - de genes humanos, lo que desmiente la noción popular de que un gen codifica solo una proteína. El proceso también ocurre para un alto porcentaje de genes en muchos otros animales e inclusoEn muchas plantas, el empalme alternativo se considera un amplificador fundamental de la diversidad funcional, sin el cual los organismos en nuestro planeta serían mucho menos complejos.
Qué isoforma de empalme de una proteína se produce, o qué cantidad se produce en relación con otras isoformas, depende típicamente del tipo de célula o la etapa de la vida. Por ejemplo: etapa fetal versus etapa adulta. Para muchos genes, estoEl cambio en la producción de una isoforma de empalme a otra ocurre sin ningún cambio en la actividad general de producción de transcripciones del gen y, por lo tanto, puede no ser detectado por técnicas de laboratorio estándar. Los científicos sospechan que los defectos no descubiertos en el empalme alternativo subyacen a muchas enfermedades cuyas causas nunca se han identificado.
La importancia del empalme alternativo en las células musculares
Hace dos años, en busca de tales defectos, Giudice descubrió que en las células del músculo cardíaco del ratón, un cambio de isoformas de empalme fetal a isoformas de empalme para adultos en las primeras semanas de vida ocurre de manera muy prominente para algunas proteínas que ayudan a mantener las membranas celulares sanas ypara otras proteínas que ayudan a "traficar" moléculas a sus lugares apropiados dentro de estas células complejas. También descubrió que obligar a las células del músculo cardíaco de ratones adultos a volver a producir isoformas fetales de estas proteínas, no las isoformas adultas, conduce a anormalidades significativas enlas células. Este trabajo fue parte de la capacitación posdoctoral de Giudice en el laboratorio de Cooper en Baylor.
En el nuevo estudio, Giudice y sus colegas descubrieron que cuatro de estas proteínas importantes para la dinámica de la membrana y el tráfico molecular también sufren una transición de empalme en las primeras semanas de vida en las células que forman los músculos esqueléticos: los músculos de brazos y piernas,Por ejemplo, para investigar la importancia de esta transición, los científicos utilizaron esta vez una técnica más específica para forzar en los músculos del pie de los ratones adultos la producción de las isoformas de la etapa fetal, que son más cortas que sus contrapartes adultas.
Los científicos descubrieron que una vez que estas células musculares adultas volvían a producir las isoformas fetales más cortas de las proteínas, los músculos se debilitaban mucho más. Las células musculares también tenían alteraciones importantes en sus estructuras internas.
"Ciertas moléculas que son muy importantes para la contracción muscular y la generación de fuerza ya no estaban donde deberían estar dentro de esas células musculares, por ejemplo", dijo Giudice, quien también es miembro del Instituto del Corazón de McAllister y parte delCurrículum en Genética y Biología Molecular en UNC.
Cooper agregó: "Este trabajo es el primero en mostrar en el tejido de las células musculares que las diferentes isoformas de proteínas expresadas a partir de uno y probablemente más de estos cuatro genes tienen un papel específico en la remodelación del músculo esquelético de la función fetal a la adulta".
Estudios previos vincularon algunos trastornos del músculo esquelético y del corazón con mutaciones del tráfico y los genes de la dinámica de la membrana. Este trabajo sugirió que las proteínas correspondientes son generalmente muy importantes para la salud muscular. Los nuevos hallazgos sugieren que tales proteínas pueden contribuir a los trastornos musculares no solopor estar ausente o muy alterado por defectos genéticos, pero también por la falla relativamente sutil de cambiar a la isoforma proteica adecuada en la edad adulta celular.
Giudice y sus colegas ahora están tratando de descubrir los detalles de las vías de señalización de las células musculares que se interrumpen cuando se producen formas fetales de estas proteínas en adultos. Esperan que la comprensión de cómo esas vías alteradas conducen a defectos musculares arroje luz sobreLas causas de una variedad de trastornos musculares humanos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sistema de atención médica de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :