Un estudio logra captar cómo las células preparan y liberan vesículas con sustancias esenciales

MADRID, 3 (EUROPA PRESS)

Un estudio internacional con participación del Instituto Biofisika del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC-EHU) ha logrado filmar, casi paso a paso, cómo las células preparan y liberan al exterior pequeñas vesículas que transportan en su interior sustancias esenciales para el organismo.

Los investigadores han observado cómo un conjunto de siete proteínas forma un pequeño anillo flexible que acerca la vesícula hacia la membrana celular en tres movimientos sucesivos, hasta dejarla prácticamente pegada para permitir su fusión y liberación de su contenido al exterior. Después otra proteína desmonta rápidamente este anillo para que la célula pueda iniciar el siguiente envío.

Según el CSIC, este hallazgo, liderado por la Universidad Pompeu Fabra y publicado en la revista 'Cell', ofrece una imagen "completamente nueva y dinámica" de este proceso fundamental para la vida. Aunque ya se conocía la participación de estas proteínas, hasta ahora no se había observado cómo se organizan exactamente ni cómo cambian durante el proceso.

Todas las células del organismo envían y reciben información constantemente, y lo hacen mediante vesículas (pequeños 'paquetes' esféricos) que contienen hormonas, proteínas y otras señales necesarias para el funcionamiento correcto de los tejidos y órganos. Este nuevo trabajo muestra que varias proteínas se ensamblan formando un anillo flexible que ayuda a acercar estas vesículas a la superficie celular para que puedan liberar su contenido.

Aunque ya se conocía la participación de estas proteínas, hasta ahora no se había observado cómo se organizan exactamente ni cómo cambian durante el proceso. "Lo que hemos visto es una coreografía altamente precisa: el anillo guía la vesícula, controla la distancia a la membrana y marca el ritmo del proceso. Contar con este nivel de detalle nos ayuda a entender mejor cómo se comunican las células y qué puede fallar en diferentes enfermedades", ha explicado el investigador del CSIC Daniel Castaño-Díez, integrante del Instituto Biofisika.

TECNOLOGÍAS DE IMAGEN AVANZADA

Para reconstruir este mecanismo, el equipo ha combinado varias tecnologías de imagen avanzada. La microscopía de superresolución ha permitido observar estructuras dentro de células vivas con un detalle extraordinario, mientras que la criotomografía electrónica ha congelado las células casi al instante para preservar su estructura natural y obtener imágenes tridimensionales de muy alta resolución.

"Combinando estas nuevas metodologías, hemos podido ver un proceso celular fundamental y vital que debido a su corta vida útil y su dinamismo la hacían muy difícil de capturar", comenta Oriol Gallego, de la UPF.

Además, el análisis computacional avanzado -área en la que la contribución del Instituto Biofisika, mediante el equipo compuesto por Raffaele Coray y Andrés Molina, ha sido esencial- ha permitido integrar toda esta información. Gracias a la combinación de estas técnicas, se ha observado cómo siete copias del conjunto de proteínas se ensamblan en forma de anillo alrededor de la vesícula y cómo este anillo cambia de forma a medida que la vesícula avanza hacia la membrana.

El estudio revela que la aproximación de la vesícula no ocurre de forma continua, sino en tres etapas sucesivas. Primero, el anillo se forma cuando la vesícula aún está a cierta distancia; después, el anillo se expande y la vesícula se acerca progresivamente; y finalmente, la vesícula alcanza la proximidad necesaria para fusionarse con la membrana y liberar su contenido. Tras esta fusión, el anillo se desmonta para permitir que sus componentes participen en nuevas rondas de comunicación celular.

LLAVE DE REINICIO

El trabajo también identifica el papel fundamental de una proteína llamada Sec18, que actúa como una especie de 'llave de reinicio'. Esta molécula es necesaria para desmontar el anillo una vez que la vesícula ha liberado su contenido. Cuando Sec18 no funciona correctamente, el anillo permanece ensamblado durante demasiado tiempo y la célula no puede preparar nuevas vesículas con la misma eficacia, lo que ralentiza el proceso de comunicación celular.

Aunque el estudio se ha realizado en levaduras, los principios observados son muy similares en organismos más complejos, incluidas las personas. La maquinaria que mueve y libera vesículas participa en procesos tan relevantes como la secreción de insulina en el páncreas, la comunicación entre neuronas o la liberación de sustancias que favorecen el crecimiento y expansión de tumores.

Según el CSIC, comprender cómo funciona este anillo de proteínas y cómo se regula su desmontaje contribuye así a sentar las bases para investigar qué ocurre cuando este proceso falla en enfermedades humanas.

Junto al Instituto Biofisika (CSIC-EHU), en este amplio estudio han participado los laboratorios liderados por Oriol Gallego (Universitat Pompeu Fabra), Carlo Manzo (Universitat de Vic - Universitat Central de Catalunya), Jonas Ries (Max Perutz Labs, Universidad de Viena) y Alex de Marco (New York Structural Biology Center), entre otras instituciones como el EMBL Heidelberg y la Universitat de Barcelona.