La fusión de membranas se encuentra en el corazón de muchas funciones celulares, desde la secreción de anticuerpos hasta la liberación de neurotransmisores. Durante más de dos décadas, una visión del proceso por el cual ocurre la fusión de membranas ha sido aceptada como dogma; ahora estudios recientesindican que la fusión es más compleja. Estos descubrimientos están siendo considerados por al menos un biólogo celular líder como "cambio de libro de texto" y podrían alterar la forma en que desarrollamos medicamentos que afectan las actividades de fusión de membrana.
William Wickner y Josep sic Rizo describen una visión más refinada de la fusión de membranas en una Perspectiva escrita para el número del 15 de marzo de 2017 de Biología molecular de la célula . Wickner estudia la formación de vacuolas en la levadura de panadería en la Escuela de Medicina Geisel en Dartmouth, y Rizo estudia la fusión de vesículas sinápticas humanas para la liberación de neurotransmisores en el Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas. En su artículo, los autores resumen los hallazgos de unaNúmero de estudios que indican que la creación espontánea de un complejo de proteínas de membrana en espiral o "zippered" SNARE que atrae las membranas celulares a una proximidad cercana no es suficiente para producir tasas fisiológicas de fusión. En cambio, dicen que se reclutan proteínas adicionales paraensamblar esta plataforma y trabajar con los SNARE para perturbar las estructuras lipídicas de membrana para la fusión.
En la vista anterior de la fusión, dijo Wickner, los complejos entre los SNARE, o los receptores de proteínas de unión solubles NSF factor sensible a N-etilmaleimida, fueron el todo y el fin de la fusión, y otras proteínas solo afectaron los nivelesde complejos SNARE ensamblados o restringidos de impulsar la fusión.
"Los SNARE son proteínas de repetición heptada que forman hélices alfa que se envuelven entre sí cremallera de una manera característica. Se ha pensado que la fusión se produce a través del ensamblaje espontáneo similar a una cremallera del complejo de proteínas SNARE, que puede distorsionar y arrugarmembrana, forzando físicamente los lípidos en la bicapa de membrana a ampollarse y dar lugar a la fusión ", explicó Wickner.
"Estudios recientes en sistemas tan diversos como la fusión intracelular en levadura y la fusión en la sinapsis humana sugieren que este proceso bien aceptado no es toda la historia. Los estudios en estos sistemas muestran que el ensamblaje espontáneo de SNARE es demasiado lento; más bien, El ensamblaje SNARE está catalizado. La 'función de cierre' de los SNARES no es suficiente para lograr tasas significativas de fusión ", dijo Wickner.
Otra parte de la nueva visión de la fusión de membranas es que los SNARES con cremallera sirven como una plataforma para unir proteínas adicionales que insertan dominios hidrófobos en membranas opuestas. Este proceso de dos pasos es en realidad lo que está desencadenando la reorganización de la fusión, dijo Wickner.
Randy Schekman, biólogo celular ganador del Premio Nobel de la Universidad de California, Berkeley, comparó la visión revisada del papel de los SNARE y estas proteínas adicionales en la fusión con el tejido de punto: "Los SNARE son como las agujas de tejer. La aguja en sí no essuficiente para unir una prenda; necesitas el hilo para que la tela se fusione "
Schekman dijo que la revisión de Wickner y Rizo "destila publicaciones esenciales que justifican la existencia de algún otro catalizador final de fusión ... debería considerarse un cambio de libro de texto".
"Fusion sostiene lo que hace la célula para organizarse y comunicarse con otras células", dijo Schekman. "Es una parte integral de toda la fisiología, por lo que es fundamental comprender cómo esta reacción finalmente se cataliza a nivel molecular. Además, unla comprensión de la fusión de membranas está involucrada en las decisiones sobre cómo se desarrollan los medicamentos, como los medicamentos que afectan la liberación y la recaptación de neurotransmisores ".
Rizo observó cuán significativo es que se pueda encontrar evidencia de este nuevo paradigma de fusión de membrana tanto en la formación de la vacuola de levadura estudiada por Wickner como en la exocitosis de neurotransmisores, que el laboratorio de Rizo examinó.
"Estos dos sistemas son probablemente los más alejados entre sí en términos de evolución y biología", dijo Rizo, "pero se pueden encontrar proteínas similares responsables de la fusión homólogos en cada sistema. Si algo es común en ambos sistemas,es probable que se conserve en todas partes "
Wickner y Rizo coinciden en que se requieren más estudios para confirmar y comprender completamente esta nueva versión de la fusión de membranas. A medida que se disponga de ensayos más refinados, los biólogos celulares podrán reconstruir el proceso con mayor precisión.
"Estos equipos han llegado a la conclusión de que otras proteínas que intervienen y que se unen a los SNARE pueden ser las cosas que hacen cosquillas en las membranas que hacen que se fusionen", dijo Schekman. "El jurado aún no sabe exactamente lo que haceny cuán general es esto para ambos sistemas: levadura y neurona. Apuntan a otras dos proteínas que fueron participantes conocidos en el proceso pero que hasta ahora no se consideraban el paso final ".
Aunque Schekman espera un retroceso en la comunidad científica en un desafío a un dogma bien aceptado, dijo que el artículo debería alentar a los biólogos celulares a examinar sus afirmaciones y refinar aún más la comprensión de este proceso celular básico.
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Materiales proporcionado por Sociedad Americana de Biología Celular ASCB . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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