El agente de control de calidad de proteínas de Bacteria ofrece información sobre los orígenes de la vida

El agente de control de calidad de proteínas de Bacteria ofrece información sobre los orígenes de la vida

El agente de control de calidad de proteínas de Bacteria ofrece información sobre los orígenes de la vida





El proceso de nuestras células para transformar genes en proteínas útiles funciona de manera muy similar a la línea de ensamblaje de una fábrica de automóviles; Hay esquemas, piezas, trabajadores, motores, sistemas de control de calidad e incluso equipos de reciclaje. Si el proceso de reciclaje de la célula falla, se acumulan fragmentos de proteína anormales, lo que podría causar la muerte de la célula. En las células nerviosas, el proceso está vinculado a una variedad de enfermedades neurodegenerativas, como la ELA y la demencia.

 

Un nuevo estudio del laboratorio de Claudio Joazeiro, PhD, publicado en línea en la revista Cell el 30 de mayo, descubre cómo los organismos más simples, las bacterias y las arqueas, gestionan el reciclaje de proteínas incompletas. Los descubrimientos no solo ofrecen nuevas direcciones para combatir la virulencia de algunos de los patógenos más peligrosos de la humanidad, como la listeria, el estafilococo y el estreptococo, también tienen implicaciones para nuestra comprensión de cómo evolucionó la vida.

 

El grupo de Joazeiro encontró que el mecanismo no es tan diferente del que descubrieron previamente en células de plantas, animales y hongos.

 

"Sabemos que a medida que las células producen proteínas, este proceso se detiene ocasionalmente debido a errores", dice Joazeiro, quien tiene citas conjuntas en el Departamento de Investigación de Medicina Molecular de Scripps en Jupiter, Florida, y en el Centro de Biología Molecular de la Universidad de Heidelberg. en Alemania.

 

"Uno de los problemas con esto es que la acumulación de proteínas parcialmente formadas puede ser tóxica. Entonces, en nuestro laboratorio, nos preguntamos cómo las células perciben esto y cómo desensamblan estas proteínas y reciclan los bloques de construcción".

 

Los orgánulos llamados ribosomas sirven como motores de ensamblaje de proteínas dentro de las células. Si se detienen durante el proceso de ensamblar las partes, los aminoácidos, las células tienen una variedad de sistemas para responder. En las células humanas y otras células eucariotas, cuando un ribosoma se atasca, los factores de rescate se dividen. Una proteína llamada Rqc2, también conocida como NEMF, se enfoca y recluta otra proteína, la ubiquitina ligasa Ltn1, también llamada listerina. El laboratorio de Joazeiro descubrió previamente que Ltn1 marca el fragmento de proteína truncada en los ribosomas con una etiqueta de destrucción llamada ubiquitina. La proteasa sierras luego se encarga de la demolición.

 



 

Un fragmento de proteína construido de forma incompleta permanece unido a una molécula de ARNt (rojo) dentro de una subunidad ribosomal grande obstruida bacteriana (azul claro). La versión bacteriana de Rqc2 detecta el ribosoma atascado (azul oscuro).
(Crédito: Helge Paternoga, laboratorio Joazeiro)

 

Al subrayar la importancia de este proceso de reciclaje, Joazeiro descubrió en 2009 que las mutaciones en Ltn1 pueden causar la muerte de las células nerviosas en ratones, lo que da como resultado síntomas similares a la ELA. Las bacterias tienen sistemas relacionados, pero un poco más directos para tratar los ribosomas detenidos y sus fragmentos de proteínas, según el informe Cell. Al estudiar la bacteria B. subtilis, el equipo de Joazeiro descubrió que Rqc2 marca el fragmento de proteína con una bandera, un polímero hecho del aminoácido alanina. Así marcadas, las proteasas vienen a cortar el fragmento malo.

 

Estudios anteriores habían sugerido que en algunas bacterias patógenas, las proteínas Rqc2 tenían un trabajo diferente, uno que funcionaba fuera de la célula, lo que ayudaba a unir los microbios a los huéspedes.

 

"Hemos descubierto que esta no es la historia completa", dice Joazeiro. "Rqc2 juega un papel más fundamental dentro de las células bacterianas".

 

El siguiente paso será averiguar si la virulencia defectuosa de las variedades de estreptococos que carecen de Rqc2 es principalmente una consecuencia de su incapacidad para reciclar los fragmentos de proteínas dentro de la célula. A medida que las variedades cada vez mayores de patógenos desarrollan resistencia a los antibióticos de múltiples medicamentos, la comprensión de la virulencia bacteriana puede resultar especialmente necesaria.

 

Igualmente importante para Joazeiro es la comprensión de que Rqc2 sirve como un fósil molecular "vivo", que ilumina nuevas ideas sobre el antiguo organismo ancestral que surgió hace unos 4 mil millones de años para formar la base misma del árbol de la vida que se convirtió en la biodiversidad del planeta actual. .

 

"Poco después de que las células inventaran la forma de producir proteínas, también se enfrentaron con la determinación de cómo tratar con las proteínas de forma incompleta", dice Joazeiro. "Los análisis sugieren que un homólogo de Rqc2 en el último ancestro común universal ya realizó esta tarea". (Fuente: Instituto de Investigación Scripps)
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