Investigadores del UT Southwestern Medical Center han descubierto el mecanismo que usan las células para encontrar y destruir un orgánulo llamado mitocondrias que, cuando se daña, puede provocar problemas genéticos, cáncer, enfermedades neurodegenerativas, enfermedades inflamatorias y envejecimiento.
Entender cómo funciona este proceso podría conducir a nuevos tratamientos para prevenir ciertas enfermedades e incluso algunos aspectos del envejecimiento, dijo la Dra. Beth Levine, Directora del Centro de Investigación de Autofagia de UT Southwestern y autora principal del estudio, publicada en Celda . El Centro de Investigación de Autofagia, el único de su tipo en la nación, investiga el proceso llamado autofagia en el que las células se deshacen de componentes dañados o innecesarios.
Las mitocondrias se denominan comúnmente "potencias de la célula" porque estos componentes celulares funcionan como una pequeña fábrica dentro de las células para convertir compuestos como los azúcares en energía que una célula puede usar.
Pero las mitocondrias también tienen un lado oscuro: debido a su función de alta energía, cuando se dañan, liberan químicos tóxicos llamados especies reactivas de oxígeno en el resto de la célula, dijo el Dr. Yongjie Wei, Profesor Asistente de Medicina Interna enUT Southwestern y coautor principal del estudio.
"La eliminación de las mitocondrias dañadas por la autofagia un proceso llamado mitofagia es importante para la salud celular", dijo el Dr. Levine, también profesor de medicina interna y microbiología e investigador del Instituto Médico Howard Hughes.
Los investigadores hasta la fecha se han centrado en las "etiquetas" de proteínas que se encuentran en las membranas externas de las mitocondrias, especialmente la proteína Parkin que une estas etiquetas, para explicar cómo los orgánulos degradantes de las células, llamados autofagosomas, atacan las mitocondrias enfermas, explicó el Dr. Levine, quien ocupa la Cátedra Distinguida Charles Cameron Sprague en Ciencias Biomédicas los autofagosomas son vesículas de doble membrana que contienen material celular que se degrada en el proceso llamado autofagia.
Pero los científicos de UT Southwestern, trabajando con células humanas y de ratón, descubrieron que un receptor en una membrana mitocondrial interna en realidad es más importante para guiar a estos autofagosomas a sus presas.
En el estudio, los investigadores encontraron que una proteína llamada prohibitina 2 PHB2 reside en la membrana interna de las mitocondrias, pero se expone cuando se rompe la membrana externa de una mitocondria enferma. Una vez que se produce la ruptura, la proteína LC3, que se encuentra en un autofagosomaexterior como un mirador, se siente atraído por el PHB2.
La proteína LC3 luego se une a PHB2, y el autofagosoma lleva su carga condenada a un lisosoma, otro orgánulo que se encuentra dentro de las células, que actúa como un pequeño estómago, con enzimas para descomponer el desperdicio celular.
El hallazgo del estudio de que PHB2 es crucial para atacar a las mitocondrias para la degradación autofágica es nuevo, dijo el Dr. Levine.
Sin embargo, dijo, la investigación previa había relacionado la presencia de PHB2 con la prevención del cáncer, los efectos del envejecimiento, la neurodegeneración y la inflamación. Entonces, dados estos efectos beneficiosos para la salud, tiene sentido que una acción clave de PHB2 sea ayudar a eliminar las célulasde dañar las mitocondrias que contribuyen a tales procesos de la enfermedad, dijo.
"Al comprender cómo las células eliminan las mitocondrias dañadas que contribuyen al cáncer, las enfermedades neurodegenerativas y el envejecimiento, podemos desarrollar tratamientos para prevenir esos procesos", dijo el Dr. Levine.
El estudio también encontró que el PHB2 es necesario para la eliminación rutinaria del ADN mitocondrial paterno en embriones en desarrollo, dejando solo el ADN mitocondrial de la madre. Este trabajo se realizó en gusanos redondos, pero un estudio reciente realizado en otro lugar utilizando modelos de ratón demostró que la mitofagia esTambién se utiliza para eliminar las mitocondrias paternas en embriones de mamíferos, dijo el Dr. Wei-Chung "Daniel" Chiang, un investigador postdoctoral en UT Southwestern y co-primer autor del estudio.
Por lo general, solo el ADN mitocondrial materno se pasa a la descendencia, dijo el Dr. Levine. Por razones desconocidas, la presencia continua de ADN mitocondrial paterno señala problemas genéticos o de salud en la progenie.
En otro hallazgo, la investigación de UTSW muestra que, a pesar del mayor enfoque de los científicos en el papel de la proteína Parkin en el apoyo de la autofagia, se requiere PHB2 para que Parkin funcione.
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Materiales proporcionado por UT Southwestern Medical Center . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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