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Descritas las piezas esenciales del esqueleto celular

Toda la complejidad de la vida se basa en la propia complejidad de las células. Las unidades esenciales que forman los seres vivos contienen a escala microscópica complejísimas estructuras con funciones que todos reconocemos en los animales y plantas. Dos de ellas son el esqueleto y el sistema circulatorio, que en las células comparte estructura y ahora un equipo con participación española se ha encargado de estudiar en uno de sus componentes fundamentales con un nivel de detalle que hasta ahora nunca se había conseguido.

Un equipo internacional de investigadores con participación de Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha logrado determinar con un nivel de detalle inédito la maquinaria celular donde se forman los microtúbulos, unas estructuras fundamentales del citoesqueleto, el armazón estructural de las células. Los resultados de la investigación se publican en la revista Nature Structure & Molecular Biology.

Microtubulos

“El citoesqueleto es una red tridimensional de filamentos que constituye el andamio estructural  de la célula y que juega un papel esencial en los fenómenos de transporte intracelular, posicionamiento de orgánulos, movimiento, señalización y división celular”, explica el investigador del CSIC José Jesús Fernández, del Centro Nacional de Biotecnología.

“Los microtúbulos son uno de los principales elementos del citoesqueleto y el entramado que forman se asemeja a una red de autopistas por donde viajan los distintos componentes de la célula. Los microtúbulos son estructuras tubulares que se originan en los llamados centros organizadores de microtúbulos”, explica Fernández.

La regulación de la red de microtúbulos resulta esencial para el funcionamiento normal de la célula y su supervivencia. “El estudio del mecanismo de formación (nucleación) de microtúbulos es importante para comprender su propia regulación espacio-temporal y, por tanto, la de la red de microtúbulos en conjunto”, señala el científico. “Consecuentemente, este tipo de estudios nos permite entender anomalías de la red de microtúbulos que se presentan en determinadas patologías, como puede ser el caso de algunos tipos de cáncer”.

La nucleación de microtúbulos se lleva a cabo por medio de una maquinaria celular denominada complejo pequeño de gamma-tubulina (gamma-tubulin small complex, γTuSC). Este mecanismo está conservado en todas las células eucariotas, desde levaduras hasta humanos. La colaboración de varios grupos de investigación internacionales ha permitido la determinación de la estructura del complejo γTuSC con un nivel de detalle inédito hasta el momento.

En el trabajo se ha estudiado el complejo γTuSC de Saccharomyces cerevisiae (la levadura del pan, del vino y de la cerveza), según explica Fernández. La investigación ha puesto de manifiesto que este complejo se ensambla para dar lugar a complejos en anillo de gamma-tubulina formados por 7 subunidades de γTuSC en espiral. Los investigadores han identificado interacciones entre las subunidades γTuSC que pueden ser importantes para estabilizar el anillo en espiral. “En conjunto, este trabajo representa un avance significativo en la compresión del mecanismo de control de la red de autopistas de la célula”, concluye el científico.

Desvelan cómo se produce la transferencia de genes virulentos entre bacterias

Un trabajo con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha atribuido a una enzima presente en todos los organismos vivos una nueva función en la transferencia de genes virulentos entre bacterias, un proceso que acaba por provocar una infección.

Las bacterias son capaces de transferir material genético entre sí mediante mecanismos de transferencia horizontal de genes

Staphylococcus aureauMagnification 20,000Los resultados, que aparecen publicados en el último número de la revista Molecular Cell, y que han empleado como modelo la bacteria Staphylococcus aureus –la más frecuente en las infecciones adquiridas en hospitales–, establecen el mecanismo de actuación de estas moléculas.

Las bacterias son capaces de transferir material genético entre sí mediante mecanismos de transferencia horizontal de genes. Cuando estos genes son virulentos, las bacterias que los reciben adquieren la capacidad de provocar enfermedades.

“Algunos de los genes que codifican para toxinas y otros factores de virulencia están presentes en unas regiones denominadas islas de patogenicidad. Estas islas se transfieren de unas bacterias a otras utilizando virus que infectan bacterias, los llamados bacteriófagos”, explica José Rafael Penadés, que trabaja en el Instituto de Biomedicina de Valencia.

El equipo de investigadores, formado también por científicos del Centro de Investigación y Tecnología Animal y la Universidad CEU Cardenal Herrera, ha descubierto que las enzimas dUTPasas son capaces de despertar a las islas de patogenicidad para que detecten que la bacteria está siendo atacada por un virus. Antes de que la bacteria muera infectada, las islas inician su replicación y se transfieren a otras bacterias inocuas, a las que convierten en virulentas.

“El proceso evolutivo ha hecho que las islas detecten que un virus está infectando a las bacterias, lo que producirá su muerte, y utilicen la presencia del bacteriófago para activarse e iniciar su ciclo. Esto ocurre porque algunas proteínas del fago se unen a un represor que bloquea la isla”, explica Penadés.

Proteínas G protooncogénicas

Los resultados confirman que las dUTPasas son moléculas señalizadoras que emplean un mecanismo similar al descrito para una familia de proteínas presentes en células eucariotas: las proteínas G protooncogénicas.

“Las dUTPasas son activas como señalizadoras cuando se unen a un nucleótido dUTP. Es entonces cuando cambian su conformación y, una vez cumplida su función, degradan el nucleótido y pasan a estar apagadas. Este mecanismo de encendido y apagado es el mismo que el empleado por los protooncogenes”, destaca Penadés.

Según Alberto Marina, otro de los autores e investigador del CSIC, el estudio sugiere por primera vez que las dUTPasas cumplen una función señalizadora no solo en la mayoría de los virus, sino en organismos vivos complejos como los eucariotas superiores.

“Nuestros resultados aportan una visión completamente nueva del mecanismo de actuación, que depende de una serie de características presentes en las enzimas de los bacteriófagos de Staphylococcus aureus y también presentes en otras muchas dUTPasas de un gran número de organismos vivos. Todo ello sugiere que el mecanismo descrito es universal”, concluye Marina.

Referencia bibliográfica:

María Ángeles Tormo‐Más, Jorge Donderis, María García‐Caballer, Aaron Alt, Ignacio Mir‐Sanchís, Alberto Marina y José R. Penadés. “Phage dUTPases Control Transfer of Virulence Genes by a Proto‐Oncogenic G Protein‐like Mechanism”. Molecular Cell. DOI: 10.1016.