¿Qué tienen en común las proteínas y los osos salvajes? Al igual que etiquetar animales salvajes tiene como objetivo permitir a los investigadores observar y rastrear su comportamiento natural, los investigadores moleculares usan etiquetas para rastrear los movimientos diminutos de las proteínas en las células. A pesar de la diferencia en el tamaño deel objetivo, el desafío sigue siendo el mismo: cómo etiquetar el objeto sin cambiar su comportamiento habitual.
Durante más de diez años, este problema ha retrasado la investigación sobre la comprensión de la dinámica de un sensor celular clave llamado mTORC1 objetivo mamífero del complejo 1 de rapamicina, un complejo multiproteína. MTORC1 es responsable de regular el crecimiento celular en respuesta a una respuesta favorable.o condiciones desfavorables. En circunstancias en las que la célula está experimentando nutrientes limitados, mTORC1 está inactivo, lo que estimula los procesos de reutilización y reciclaje autofagia de la célula. Cuando mTORC1 detecta los nutrientes disponibles, activa la vía de síntesis adecuada en la célula para aprovechar al máximoellos, por ejemplo, si abundan los aminoácidos los componentes básicos de las proteínas, mTORC1 desencadenará la síntesis de proteínas. Investigaciones anteriores han encontrado que inhibir la subunidad mTOR del complejo extiende la vida útil, lo que indica que es probable que mTOR sea el regulador más importante deenvejecimiento debido a su papel en el control del recambio y el crecimiento celular.
Ahora, por primera vez, los investigadores del Instituto Babraham han podido etiquetar con éxito una proteína en este complejo para observar su movimiento intracelular en tiempo real. El descubrimiento de cómo se comporta el complejo modifica el pensamiento actual sobre la activación y señalización de mTORC1 yproporciona nuevas herramientas para analizar el papel de mTORC1 en el gobierno del crecimiento celular. La investigación se publica en la revista eLife hoy
Al diseñar una forma activada con fluorescencia de mTORC1 y utilizando las capacidades de imágenes en vivo del Instituto, los investigadores pudieron rastrear el curso temporal de lo que sucedió con mTORC1 en células 'hambrientas' después de la adición de aminoácidos, uno de losnutrientes medidos por mTORC1. mTORC1 tiene diferentes ubicaciones celulares dependiendo de si está activo o inactivo. En la activación, mTORC1 se mueve desde el citoplasma celular para unirse a la superficie de los lisosomas, sacos de membrana celular que son responsables de la digestión de proteínas y otros componentes celulares.Lo que no se sabía era qué tan rápido sucedió esto. Los investigadores descubrieron que el movimiento de mTORC1 a la membrana del lisosoma ocurrió dentro de los dos minutos posteriores a la adición de aminoácidos a los medios celulares y que el mTORC1 se desprende nuevamente después de unos tres o cuatro minutos.
El Dr. Nicholas Ktistakis, líder del grupo en el programa de investigación de Señalización del Instituto y autor principal del artículo, dijo: "Una versión activa etiquetada de mTORC1 proporciona una herramienta nueva y significativa que podemos usar para observar la dinámica en tiempo real de mTORC1 y seguir investigandolas complejidades de la señalización de mTORC1. Descubrir la velocidad de la reubicación de mTORC1 en los lisosomas fue realmente sorprendente y cuando combinamos esto con datos que muestran el período de tiempo de la actividad de la quinasa mTOR, podemos ver que esto requiere un replanteamiento de nuestros modelos existentes y plantea nuevas preguntas ".
Además de etiquetar mTORC1, los investigadores utilizaron la experiencia en química biológica del Instituto para producir un aminoácido marcado con fluorescencia leucina. Este es el primer reactivo fluorescente capaz de activar mTORC1 y visible por microscopía. El uso de mTORC1 marcado con fluorescencia y leucina permitióla observación en tiempo real de la entrada de aminoácidos a los lisosomas y el posterior movimiento de mTORC1 en la célula.
La Dra. Maria Manifava, investigadora principal del Instituto Babraham y primera autora conjunta del artículo, dijo: "Al proporcionar un patrón de actividad dependiente del tiempo de mTORC1 en relación con su localización dinámica, encontramos que hay una población de mTORC1 enla célula que ya no está en los lisosomas pero que, sin embargo, está activa. Para explicar esto, proponemos que la localización de mTORC1 en los lisosomas lo modifique de alguna manera para mantener su actividad incluso cuando se separa nuevamente ". Matthew Smith, estudiante de doctorado en BabrahamEl Instituto en ese momento y el primer autor conjunto en el documento, continuó: "Nuestros próximos pasos son identificar el efecto de la interacción de mTORC1 con la estructura del lisosoma que le permite mantener su actividad después de la separación. Saber esto permitirá una imagen más completa de lapasos involucrados en la detección de aminoácidos por mTORC1 ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Babraham, El . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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