Cada célula del cuerpo, ya sea piel, músculo o cerebro, comienza como una célula genérica que adquiere sus características únicas después de someterse a un proceso de especialización. En ninguna parte es este proceso más dramático que en los glóbulos rojos.
Para dejar el mayor espacio posible para la proteína hemoglobina que transporta oxígeno, se purga casi todo lo demás dentro de estos glóbulos rojos precursores: núcleo, mitocondrias, ribosomas y más.la hemoglobina es esencial. Hacerlo asegura que todos los tejidos y órganos del cuerpo estén bien alimentados con oxígeno para llevar a cabo sus funciones normales.
¿Pero cómo se lleva a cabo esta remodelación celular para empezar?
Durante más de 20 años, Daniel Finley, profesor de biología celular en la Facultad de Medicina de Harvard, ha estado en una búsqueda para desentrañar el proceso detrás de esta profunda transformación celular.
Ahora, gracias a los avances tecnológicos y una reunión fortuita con investigadores en un laboratorio del Boston Children's Hospital, Finley y sus colaboradores han identificado el mecanismo detrás de la especialización de glóbulos rojos y revelaron que está controlado por una enzima que estudió por primera vez en 1995.
Sus hallazgos, publicados el 4 de agosto en la revista ciencia , podría provocar el desarrollo de nuevos tratamientos para los trastornos sanguíneos y los cánceres.
"La creación de células altamente especializadas es muy importante para procesos como el suministro de oxígeno a los tejidos, nuestra capacidad para ver y reproducirse y para hacer piel", dijo Finley. "Comprender exactamente cómo sucede esto nos da una mejor idea de algunos delas propiedades más fundamentales de los seres vivos "
Durante la especialización celular, las partes indeseadas de una célula inmadura genérica son eliminadas por el proteasoma, cadenas de moléculas que engullen proteínas o los "compactadores de basura" de las células, dice el primer autor del estudio Anthony Tuan Nguyen, estudiante de MD-PhD de HMS.
Los investigadores se propusieron encontrar el mecanismo que controla qué partes se destruyen y qué partes se evitan antes de que el glóbulo rojo precursor se convierta en uno completo.
Finley tuvo el presentimiento de que el proceso fue controlado por una enzima llamada UBE2O, que él y sus colegas identificaron en la década de 1990. La enzima marca las partes celulares para su destrucción al marcarlas con una pequeña proteína llamada ubiquitina. Este marcado permite que el proteasoma reconozcacélulas destinadas a la destrucción. La vasta maquinaria, conocida como el sistema ubiquitina-proteasoma UPS, se enciende constantemente en todo el cuerpo para eliminar proteínas innecesarias y mantener las células libres de desorden.
Anteriormente, UPS no se había relacionado con la especialización de los glóbulos rojos. Sin embargo, en su investigación inicial sobre UBE2O, Finley había notado grandes cantidades de la enzima presente en los glóbulos rojos inmaduros. Esa fue una pista poderosa. La combinación deLa presencia pronunciada de UBE2O y su función conocida como removedor de desechos celulares lo convirtieron en un candidato prometedor para el papel de un regulador clave de la especialización celular. Sin embargo, cuando llegó a esta conclusión, Finley no tenía ni la tecnología ni los fondos para analizar el rojo.desarrollo de células sanguíneas en el detalle molecular necesario.
"Fue el pez el que se escapó", dijo.
Veinte años después, las piezas que Finley necesitaba para reabrir su investigación abandonada encajaron cuando conoció a Mark Fleming, profesor de patología del HMS en el Boston Children's Hospital. Mientras estudiaba las células sanguíneas, Fleming había identificado un ratón mutante que carecía de la enzima UBE2O.Sabiendo que Finley estaba interesado en la enzima y su posible papel en la especialización celular, Fleming lo contactó.
Los investigadores observaron que los ratones sin la enzima eran anémicos, un marcador de deficiencia de glóbulos rojos. La observación apoyó la idea de que UBE2O puede desempeñar un papel en el desarrollo de los glóbulos rojos
Utilizando una serie de pruebas que se basaron en análisis de proteínas a gran escala no disponibles en décadas anteriores, los investigadores confirmaron el papel de la enzima. Sus resultados revelaron que los glóbulos rojos inmaduros que carecen de UBE2O retuvieron cientos de proteínas y no pudieron especializarse.
Los investigadores también demostraron que cuando se aislaron de glóbulos rojos inmaduros y se probaron en otros tipos de células, UBE2O todavía marcó las proteínas adecuadas para la destrucción, lo que sugiere que la enzima es el regulador primario de la especialización de glóbulos rojos.
Los investigadores aún tienen que determinar si el mecanismo que encontraron en los glóbulos rojos también controla la especialización de otras células. Finley dice que probablemente sí.
"Creo que nuestro trabajo llama la atención sobre los complicados procesos detrás del desarrollo de células especializadas, que se observan en toda la naturaleza", dijo Finley.
Debido a que la enzima juega un papel importante en el desarrollo de los glóbulos rojos, los investigadores dicen que esperan que su trabajo pueda conducir a terapias para ciertos trastornos sanguíneos y cánceres sanguíneos. El presente estudio reveló que, en ratones, la deficiencia de UBE2O suprimió poderosamentesíntomas de un trastorno sanguíneo conocido como beta talasemia. Este aspecto de la investigación es particularmente tentador para Nguyen, que tiene una mutación genética vinculada a la afección.
"Fue realmente emocionante identificar y estudiar un posible tratamiento para esta enfermedad genética", dijo Nguyen. "Especialmente porque puede afectarme personalmente".
Los coautores del estudio incluyeron a Miguel Prado, Paul Schmidt, Anoop Sendamarai, Joshua Wilson-Grady, Mingwei Min, Dean Campagna, Geng Tian, Yuan Shi, Verena Dederer, Mona Kawan, Nathalie Kuehnle, Joao Paulo, Yu Yao yMitchell Weiss en el Hospital de Investigación Infantil St. Jude en Memphis; Monica Justice en el Centro de Investigación y Aprendizaje Peter Gilgan en Ontario; Mark Fleming y Steven Gygi.
Esta investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud subvenciones 5R21HL116210, 5R01HL125710, U01 HD39372 y R01 CA115503; NIH Medical Science Training Program beca T32GM007753; NIH F30 subsidio HL124980; NIH K01 subsidio DK098285; Biogen Idec subsidio 6780680-01, Biogen Idec subsidio 6780680-01,Fundación Blackfan Anemia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Escuela de Medicina de Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :