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Científicos identifican mini-proteínas desconocidas en el corazón

Martes 11 Junio, 2019 en  Ciencia y Tecnología

El equipo internacional de 56 investigadores liderados por el MDC examinó las proteínas producidas por los ribosomas, las fábricas de proteínas celulares de nuestro cuerpo.

corazon-proteinas

(Europa Press) Un equipo liderado por el grupo de investigación del Centro Max Delbrück de Medicina Molecular (MDC) de la Asociación Helmholtz, en Alemania, observó las “fábricas de proteínas” de las células del corazón humano en acción, examinando todo el tejido por primera vez. En un artículo publicado en ‘Cell’, el grupo revela sus descubrimientos sorprendentes y las posibilidades que contienen para el futuro tratamiento de la enfermedad cardiaca.

El equipo internacional de 56 investigadores liderados por el MDC examinó las proteínas producidas por los ribosomas, las fábricas de proteínas celulares de nuestro cuerpo, tanto en las células del corazón de las personas sanas como en las que padecen enfermedades del corazón.

Los resultados fueron sorprendentes, e incluyeron el descubrimiento de una gran cantidad de mini-proteínas que previamente eran completamente desconocidas.

El ADN almacenado en el núcleo de cada célula contiene un plano para todas las proteínas producidas en el cuerpo. La producción de proteínas es un proceso de dos pasos: transcripción y traducción. En el primer paso, se producen copias de fragmentos de ADN en forma de ARN mensajeros (ARNm), que luego abandonan el núcleo celular. En el segundo paso, los ribosomas utilizan aminoácidos individuales que nadan alrededor de la célula para crear las proteínas correspondientes. Aunque se han realizado muchas investigaciones científicas sobre la transcripción, se sabe relativamente poco sobre el proceso de traducción.

“Con la ayuda de una técnica relativamente nueva conocida como perfilado de ribosomas, o Ribo-Seq, ahora hemos podido determinar por primera vez no solo en células aisladas, sino también en tejido intacto del corazón humano, a qué sitios de ARNm migran los ribosomas –explica el autor principal del estudio, el doctor Sebastiaan van Heesch, miembro del grupo de Genética y Genómica de Enfermedades Cardiovasculares del profesor Norbert Hübner en el MDC–. Al utilizar algoritmos especiales, pudimos calcular qué proteínas se producen en el corazón durante la traducción”.

Usando esta técnica, los científicos descubrieron toda una serie de pequeñas proteínas previamente desconocidas. Otro descubrimiento sorprendente realizado por van Heesch y el equipo fue que muchas de las microproteínas estaban codificadas por ARN que no se creía que tuvieran propiedades de codificación, es decir, no se pensaba que contuvieran instrucciones para construir proteínas. La mayoría de las mini-proteínas se utilizan para la producción de energía.

Usando técnicas microscópicas especiales, los científicos pudieron observar que, una vez producidas, más de la mitad de estas microproteínas migran a las mitocondrias, las centrales energéticas de nuestras células. “Esto significa que obviamente se utilizan en los procesos de producción de energía del corazón –apunta Norbert Hübner–. Dado que muchas patologías cardiacas son causadas por un metabolismo energético defectuoso, estábamos particularmente interesados en este resultado”.

Nuevos enfoques para la enfermedad cardiaca en el horizonte

Con el fin de detectar posibles diferencias entre el translatoma (la totalidad de las proteínas formadas) de los corazones enfermos y sanos, los científicos examinaron muestras de tejido de 65 pacientes con cardiomiopatía dilatada (MCD, por sus siglas en inglés), una enfermedad en la cual el músculo cardiaco se agranda. Se tomaron las muestras de los pacientes mediante biopsia durante las operaciones programadas del corazón. Se empleó el tejido de 15 corazones sanos para comparar.

La MDC, que requiere que muchos pacientes se sometan a un trasplante de corazón en algún momento de sus vidas, es causada por una mutación en el gen de la titina, la proteína más grande e importante del corazón humano. “Como resultado de esta mutación genética, se genera una señal de parada en el ARNm que le dice a los ribosomas que terminen su trabajo antes de que se complete la titina”, explica van Heesch. Sin embargo, no todas las personas que portan esta mutación en su ADN desarrollarán realmente DCM.

Van Heesch y sus colegas ahora están investigando las razones detrás de sus descubrimientos. “Hemos observado que los ribosomas a veces simplemente pueden ignorar esta señal de parada y continuar sin inmutarse con la producción de titina”, dice el investigador. La meta ahora, explica, es averiguar las circunstancias en las que esto ocurre.

Van Heesch considera que puede deberse a la posición de la mutación genética en el ARNm, pero que también podría ser el resultado de factores que, una vez identificados, pueden ser tratables.

Junto con sus colegas, van Heesch también espera investigar más de cerca el papel de las microproteínas recién descubiertas. “Estas proteínas parecen ser evolutivamente bastante jóvenes –dice–. No pudimos encontrarlas en corazones de ratón, por ejemplo”.

Las sustancias así ofrecen evidencia adicional, afirma, de cómo de especial es el corazón humano. Además, el científico espera que algún día pueda usar estas proteínas para el diagnóstico de una enfermedad cardiaca o como una estructura objetivo para futuras terapias que serán más efectivas que nunca para tratar una alteración en el metabolismo energético del corazón.

El trabajo involucró a científicos de Berlín, incluidos varios grupos del MDC y Charité, así como investigadores de ‘Bad Oeynhausen’, en Göttingen, Hamburgo, Münster, Australia, Reino Unido, Japón, Países Bajos, Singapur y Estados Unidos.


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