Nuevas ideas sobre la gestión de proteínas en células de levadura

Las células tienen un trabajo difícil. Tienen que mantener todo funcionando bien, lo que incluye manejar las proteínas. A veces, las proteínas no se pliegan correctamente, especialmente cuando las células enfrentan estrés por su entorno. Cuando estas Proteínas mal plegadas se acumulan, pueden interrumpir cómo funciona la célula. Para manejar este problema, las células han desarrollado sistemas para mantener a las proteínas bajo control. Estos sistemas identifican las proteínas mal plegadas y o las ayudan a volver a plegarse correctamente o las descomponen si están dañadas. Además de estos sistemas, las células tienen otras maneras de eliminar proteínas, como la autofagia, que ayuda a mantener el ambiente dentro de la célula saludable.

Cuando los sistemas de control de calidad fallan y se acumulan proteínas mal plegadas, forman grumos de diferentes tamaños. Estos grumos pueden ser dañinos, ya que no solo ocupan espacio, sino que también interfieren con otras proteínas que aún están funcionando. Esta acumulación de proteínas mal plegadas puede llevar a varios problemas de salud, especialmente enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson y el Alzheimer. Entender cómo estas proteínas se vuelven dañinas puede dar pistas sobre los problemas que enfrentan las células y abrir puertas para nuevos tratamientos.

#El papel de la levadura

La levadura de gemación, conocida científicamente como Saccharomyces cerevisiae, es un modelo útil para estudiar cómo se manejan las proteínas dentro de las células. Los investigadores pueden manipular fácilmente estas células de levadura para estudiar muchos procesos biológicos que son similares en todas las células eucariotas. Estos incluyen funciones esenciales como la replicación del ADN y los sistemas de gestión de proteínas que detectan y eliminan proteínas mal plegadas.

Los investigadores usan levadura porque es fácil de cultivar y estudiar bajo un microscopio. Al etiquetar proteínas en levadura, los científicos pueden visualizar cómo se comportan las proteínas cuando están mal plegadas. Las Proteínas chaperonas juegan un papel clave en este proceso, ya que responden rápidamente a las proteínas mal plegadas para ayudar en su recalibración o señalar su degradación.

#El desafío de medir las agregaciones

En los estudios sobre la Agregación de proteínas, los investigadores a menudo confían en etiquetas fluorescentes que a veces pueden provocar complicaciones. Por ejemplo, algunas etiquetas fluorescentes pueden formar grupos, lo que dificulta determinar cuántos agregados están presentes con precisión. Para mejorar la exactitud de las mediciones, los científicos desarrollaron nuevos marcadores fluorescentes que no se agrupan. Estos nuevos marcadores son importantes para estudiar cómo se comportan las proteínas en condiciones de estrés con mayor precisión.

Un ejemplo notable de un marcador utilizado en esta investigación es una versión modificada de la enzima carboxipeptidasa Y (CPY). Esta versión alterada es propensa al mal plegamiento, lo que la convierte en un excelente modelo para estudiar la agregación. Al etiquetar esta versión de CPY con una proteína fluorescente, los investigadores pueden observar cómo se acumulan las proteínas mal plegadas dentro de las células de levadura.

#Modificando el reportero CPY

El reportero CPY modificado está hecho de manera que se puede expresar fácilmente en las células de levadura bajo condiciones controladas. Esta versión modificada se conoce como ΔssCPY*. Tiene una mutación específica que causa el mal plegamiento y ayuda a los científicos a rastrear la agregación de proteínas en la célula. Esta proteína se expresa típicamente utilizando un promotor que puede ser regulado, pero tiene sus desafíos porque la expresión puede depender de varios factores ambientales.

Para abordar este problema, los investigadores desarrollaron un nuevo enfoque utilizando un promotor que se induce por cobre. Esto permite una expresión más consistente de la proteína reportera, que luego puede ser etiquetada con una proteína fluorescente diseñada para permanecer como una sola unidad. Este nuevo sistema facilita el estudio de cómo y cuándo se agregan las proteínas bajo estrés, proporcionando información más clara sobre los procesos involucrados en el mal plegamiento de proteínas.

#Observando la dinámica de la agregación de proteínas

Después de crear este nuevo reportero de agregación de proteínas, los investigadores realizaron experimentos para ver qué tan bien funcionaba. Al exponer las células de levadura a diferentes temperaturas, pudieron ver cuán rápido y fácilmente se formaron los agregados. Por ejemplo, cuando las células se calentaban a temperaturas más altas, se formaron más agregados en comparación con las condiciones de control a temperatura ambiente. Este aumento en la agregación indica cómo reaccionan las células bajo estrés.

El estudio también observó cómo se distribuyen los agregados de proteínas dentro de las células de levadura. Cuando las células de levadura se dividen, los agregados tienden a quedarse en la célula madre en lugar de ser pasados a las células hijas. Esta observación sugiere que puede haber mecanismos que ayudan a la célula madre a retener los agregados mientras permite que las células hijas hereden otros componentes vitales como el núcleo y el vacuolo.

#Importancia de los hallazgos

Los hallazgos de esta investigación son significativos por varias razones. Primero, el nuevo reportero de agregación de proteínas permite un mejor monitoreo de cómo se comportan las proteínas bajo estrés. Esto puede dar a los científicos ideas sobre cómo la agregación de proteínas impacta en la función celular, lo cual es crucial para entender enfermedades vinculadas al mal plegamiento de proteínas.

Además, como este método es adaptable, se puede aplicar a otras áreas de investigación, como el envejecimiento y otras enfermedades donde la agregación de proteínas juega un papel. Al poner estas herramientas a disposición de la comunidad científica, los investigadores pueden investigar diversas preguntas biológicas con mayor precisión.

#Conclusión

En resumen, gestionar la agregación de proteínas en las células es vital para mantener la salud celular. El desarrollo de nuevas herramientas, como el reportero ΔssCPY*, mejora nuestra capacidad para rastrear y estudiar estos procesos. Al utilizar la levadura de gemación como un sistema modelo, los investigadores pueden desentrañar las complejas dinámicas de la agregación de proteínas, proporcionando información valiosa que podría llevar a nuevas estrategias terapéuticas para enfermedades causadas por el mal plegamiento de proteínas. El trabajo realizado en esta área promete avanzar nuestro entendimiento de los procesos celulares y contribuir a la lucha contra diversas enfermedades relacionadas con la edad y neurodegenerativas.